DE3744372A1 - Leistungssteueranordnung und -verfahren fuer ein glaskeramikkochfeld - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Glaskeramikkochfelder und betrifft insbesondere elektronische Leistungssteueranordnungen und -verfahren für solche Kochfelder, die diese vor Überhitzung schützen.

Die Verwendung von Glaskeramikplatten als Kochfelder ist bekannt. Zu den Vorteilen der glatten Oberfläche gehören gefälliges Aussehen und leichte Reinigungsmöglichkeit. Bei herkömmlichen Glaskeramikkochfeldern wird die Glaskeramikplatte durch Strahlung aus einer unter dem Glas angeordneten Heizeinheit erhitzt, bei der es sich beispielsweise um ein als offene Wicklung ausgebildetes Widerstandsheizelement oder um einen Gasbrenner handelt. Die Glaskeramik wird ausreichend erhitzt, um auf ihr stehende Küchengeräte hauptsächlich durch Wärmeleitung von der erhitzten Glaskeramik zu dem Küchengerät zu erhitzen. Aufgrund des hohen thermischen Widerstands der Glaskeramikplatte haben derartige Kochfelder einen schlechteren thermischen Wirkungsgrad als herkömmliche Kochfelder, bei denen ummantelte Heizelemente benutzt werden.

Es hat sich gezeigt, daß der thermische Wirkungsgrad der Glaskeramikkochfelder beträchtlich verbessert werden kann, indem eine Heizeinheit, die im wesentlichen im Infrarotgebiet (1-3 µm) abstrahlt, in Kombination mit einem Glaskeramikmaterial benutzt wird, das für diese Strahlung durchlässig ist. Dabei wird ein auf dem Kochfeld stehendes Küchengerät hauptsächlich durch Strahlung erhitzt, die direkt von der Heizeinheit zu dem Küchengerät übertragen wird statt durch Wärmeleitung aus dem Glaskeramikmaterial. Zusätzlich zu dem verbesserten Wirkungsgrad haben solche Kochfelder den Vorteil, daß sie schneller auf Änderungen des Wertes der durch die Heizeinheit aufgenommenen Leistung ansprechen.

Sowohl bei herkömmlichen Glaskeramikkochfeldern als auch bei Strahlungsglaskeramikkochfeldern müssen Vorkehrungen getroffen werden, um eine Überhitzung des Kochfeldes zu vermeiden. Bei den meisten Glaskeramikmaterialien sollte die Betriebstemperatur etwa 700°C für eine längere Zeitspanne nicht überschreiten. Unter normalen Betriebsbedingungen wird die Temperatur der Glaskeramik unter diesem Grenzwert bleiben. Es können jedoch Zustände auftreten, die dazu führen können, daß dieser Temperaturgrenzwert überschritten wird. Zu den üblicherweise vorkommenden Beispielen gehören das Betreiben der Heizeinheit ohne Belastung, d.h. ohne Küchengerät auf der Kochfeldoberfläche, die Verwendung von stark verzogenen Küchengeräten, die einen ungleichmäßigen Kontakt mit der Kochfeldoberfläche haben, und das Betreiben der Heizeinheit mit einem leeren Küchengerät.

Bei den herkömmlichen Glaskeramikkochfeldern besteht der thermische Schutz üblicherweise darin, daß die Heizeinheit einfach abgeschaltet wird, wenn die Temperatur einen vorbestimmten Temperaturgrenzwert übersteigt. Beispiele für solche Temperaturbegrenzungsanordnungen finden sich in den US-PS 38 85 128 und 42 37 368 der Anmelderin. Gemäß der US-PS 38 85 128 ist ein Sensor vorgesehen, der auf die Temperatur eines Wärmeverteilers anspricht, welcher zwischen der Glaskeramik und dem Heizelement angeordnet ist. Dieser Sensor schaltet die Stromversorgung der Heizeinheit ab, wenn die Temperatur des Wärmeverteilers 677°C (1250°F) erreicht. Gemäß der US-PS 42 37 368 benutzt der Temperatursensor die Temperaturwiderstandskennlinie der Glaskeramikplatte als Mittel zum Überwachen der Temperatur des Glases. Gemäß der US-PS 42 37 368 wird die Stromversorgung der Heizeinheit einfach abgeschaltet, wenn die abgefühlte Glaskeramiktemperatur einen vorbestimmten Temperaturgrenzwert überschreitet.

Da bei herkömmlichen Glaskeramikkochfeldern hauptsächlich die Wärmeleitung aus dem Glaskeramikmaterial ausgenutzt wird, um die Belastung zu erhitzen, ist die thermische Trägheit der Glaskeramik so, daß die Kochleistung durch kurzzeitige Unterbrechungen der Stromversorgung der Heizeinheit nicht nennenswert nachteilig beeinflußt wird. Bei Kochfeldern jedoch, bei denen hauptsächlich Strahlungsenergie aus der Heizeinheit benutzt wird, um das Küchengerät direkt zu erhitzen, ergibt sich eine Anzahl von Problemen, wenn die Stromversorgung der Heizeinheit abgeschaltet wird, wenn das Glaskeramikmaterial zu heiß wird, und wieder eingeschaltet wird, wenn die Temperatur unter einen vorbestimmten Wert sinkt. Da das Küchengerät hauptsächlich durch Strahlungsenergie aus der Heizeinheit erhitzt wird, fällt, wenn die Heizeinheit abgeschaltet wird, die Erhitzung des Küchengeräts steil ab, während darauf gewartet wird, daß die Glaskeramik abkühlt. Diese nachteilige Auswirkung auf die Kochleistung wird durch die Temperaturhystereseschleife erhöht, die bei solchen Temperaturbegrenzungsmaßnahmen erforderlich ist. Außerdem kühlt, wenn die Glaskeramik überhitzt wird und die Stromversorgung abgeschaltet wird, die Heizeinheit viel schneller als das Glas ab. Da Strahlungsheizeinheiten so ausgelegt sind, daß sie am wirksamsten sind, wenn sie auf der höchst möglichen Temperatur arbeiten, unterliegt die Heizeinheit extremen Temperaturschwankungen von nahe Raumtemperatur bis zur Betriebstemperatur, durch die die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der Heizeinheit nachteilig beeinflußt werden.

Angesichts der vorstehend dargelegten Beschränkungen im Stand der Technik gibt es einen Bedarf an einer Anordnung zum Begrenzen der Temperatur der Glaskeramikplatte bei einem Glaskeramikkochfeld, welche die Glaskeramik vor Überhitzung zufriedenstellend schützt und dabei jede nachteilige Auswirkung auf die Kochleistung und die Lebensdauer der Heizeinheit minimiert.

Hauptziel der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Leistungssteueranordnung und ein verbessertes Leistungssteuerverfahren für ein Glaskeramikkochfeld zu schaffen, durch die die Glaskeramik vor Überhitzung geschützt wird, ohne daß die Kochleistung oder die Langlebigkeit der Heizeinheit nachteilig beeinflußt wird.

Die Erfindung schafft eine verbesserte Leistungssteueranordnung für ein Kochfeld mit einer Glaskeramikkochfläche, die zu erhitzende Belastungen aufnimmt und unter der wenigstens eine Strahlungsheizeinheit zum Erhitzen von auf der Glaskeramikkochfläche stehenden Belastungen angeordnet ist. Eine durch den Benutzer betätigbare Eingabewähleinrichtung ermöglicht dem Benutzer, eine von mehreren Leistungseinstellungen für die Heizeinheit auszuwählen. Die Leistungssteueranordnung enthält eine Temperaturabfühleinrichtung zum Abfühlen der Temperatur der Glaskeramikkochfläche nahe der Heizeinheit und eine Leistungssteuereinrichtung, die die Heizeinheit normalerweise auf einem Leistungswert betreibt, der der durch den Benutzer gewählten Leistungseinstellung entspricht. Die Leistungssteuereinheit spricht auf die Eingabewähleinrichtung und auf die Temperaturabfühleinrichtung an, und enthält eine Einrichtung zum Bestimmen der Änderungsgeschwindigkeit der abgefühlten Glaskeramiktemperatur sowie eine Einrichtung zum Überwachen der Glaskeramiktemperatur und der Temperaturänderungsgeschwindigkeit, um einen anomalen thermischen Belastungszustand auf der Glaskeramikkochfläche zu erkennen. Beim Erkennen eines anomalen Belastungszustands betreibt die Leistungssteuereinrichtung die Heizeinheit auf einem Leistungswert, der niedriger als der Leistungswert ist, welcher der gewählten Leistungseinstellung zugeordnet ist, wobei das Ausmaß, in welchem der Leistungswert niedriger ist, als eine Funktion der abgefühlten Glaskeramiktemperatur, der Temperaturänderungsgeschwindigkeit und der vom Benutzer gewählten Leistungseinstellung bestimmt wird, um die Temperatur der Glaskeramikkochfläche zu begrenzen, so daß eine Beschädigung durch übermäßige Temperaturen, die aus anomalen thermischen Belastungszuständen auf der Kochfläche resultieren, vermieden wird.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt die Einrichtung zum Überwachen der Glaskeramiktemperatur und der Temperaturänderungsgeschwindigkeit, um einen anomalen Belastungszustand zu erkennen, eine Einrichtung zum Vergleichen der abgefühlten Glaskeramiktemperatur mit einer vorbestimmten Schwellenreferenztemperatur sowie eine Einrichtung zum Vergleichen der gemessenen Temperaturänderungsgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Referenzänderungsgeschwindigkeit, welche einen anomalen Belastungszustand auf der Glaskeramikkochfläche repräsentiert. Die Überwachungseinrichtung erkennt einen anomalen Belastungszustand, wenn die abgefühlte Temperatur die Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Temperaturänderungsgeschwindigkeit die Referenzänderungsgeschwindigkeit übersteigt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt die Einrichtung zum Überwachen der abgefühlten Temperatur und der Temperaturänderungsgeschwindigkeit, um einen anomalen Belastungszustand zu erkennen, eine Einrichtung zum Vergleichen der abgefühlten Glaskeramiktemperatur mit einer ersten vorbestimmten Referenztemperatur, welche einen Zustand anomal hoher Temperatur repräsentiert, und eine Einrichtung zum Vergleichen der Änderungsgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten negativen Referenzänderungsgeschwindigkeit. Ein Zustand anomaler Belastung wird erkannt, wenn die abgefühlte Temperatur die Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Änderungsgeschwindigkeit weniger negativ als die Referenzänderungsgeschwindigkeit ist. Aufgrund dessen betreibt die Leistungssteueranordnung die Heizeinheit mit nach und nach niedrigeren Leistungswerten, bis die Glaskeramiktemperatur niedriger als die Referenztemperatur wird oder die gemessene Änderungsgeschwindigkeit der Glaskeramiktemperatur anzeigt, daß die Temperatur schneller abnimmt als die negative Referenzänderungsgeschwindigkeit. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung bewirkt die Leistungssteuereinrichtung weiter, daß im Anschluß an die Herabsetzung des Werts der der Heizeinheit zugeführten Leistung auf einen Wert, der niedriger ist als der durch den Benutzer gewählte Wert, wenn ein anomaler Belastungszustand erkannt wird, und nachdem ein solcher Zustand nicht länger erkannt wird, daß der Wert der der Heizeinheit zugeführten Leistung allmählich erhöht wird, bis der Wert der zugeführten Leistung wieder gleich dem durch den Benutzer gewählten Leistungswert ist oder bis wieder ein anomaler Belastungszustand erkannt wird. Aufgrund dessen legt die Anordnung einen Ruhepunkt fest, der die Glaskeramiktemperatur unter der Referenztemperatur hält, während die Heizeinheit auf einem Leistungswert betrieben wird, der so nahe bei dem durch den Benutzer gewählten Wert ist, wie es die Temperaturgrenzwerte zulassen.

Durch Kombinieren der beiden vorgenannten Aspekte der Erfindung zu einer einzigen Anordnung ist diese in der Lage, wenn die Glaskeramik erhitzt wird, den Wert der zugeführten Leistung zu senken, wenn die Temperaturänderungsgeschwindigkeit das Vorhandensein eines anomalen Belastungszustands anzeigt, welcher durch einen unerwünscht schnellen Anstieg der Temperatur gekennzeichnet ist, und den Wert der zugeführten Leistung zu senken, wenn die Temperatur der Glaskeramik eine unerwünscht hohe Temperatur ohne einen unerwünscht schnellen Anstieg erreicht und nicht mit einer zufriedenstellenden Änderungsgeschwindigkeit abnimmt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Kochfeldes mit der Leistungssteueranordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Querschnittansicht eines Teils des Kochfeldes nach Fig. 1, die Einzelheiten einer der Heizeinheiten zeigt,

Fig. 3 in einer vergrößerten Draufsicht einen Teil des Kochfeldes nach Fig. 1, die Einzelheiten des Temperatursensors und der Heizeinheit zeigt,

Fig. 4 ein Funktionsblockschaltbild der Leistungssteuerschaltungsanordnung für das Kochfeld nach Fig. 1,

Fig. 5 Leistungssignale, die verschiedenen, durch den Benutzer wählbaren Leistungseinstellungen entsprechen, und ein Taktsignal zum Synchronisieren des Betriebes der Steueranordnung mit dem Leistungssignal,

Fig. 6 ein Diagramm, in welchem der Widerstand über der Temperatur für das Glaskeramikmaterial, das die Oberfläche des Kochfeldes nach Fig. 1 bildet, aufgetragen ist,

Fig. 7 ein vereinfachtes Schaltbild einer Ausführungsform einer Steuerschaltung der Leistungssteueranordnung nach der Erfindung für das Kochfeld nach Fig. 1,

Fig. 8 ein Flußdiagramm der Abtastroutine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist,

Fig. 9A und 9B Flußdiagramme der Tastaturdecodierroutine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist,

Fig. 10 ein Flußdiagramm der Geschwindigkeitsberechnungsroutine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist,

Fig. 11 ein Flußdiagramm der Geschwindigkeitssteuerroutine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist,

Fig. 12A und 12B Flußdiagramme für die Stationäre- Steuerung-Routine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist,

Fig. 13 ein Flußdiagramm der PSET-Routine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist, und

Fig. 14 ein Flußdiagramm der Leistung-Aus-Routine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist.

Fig. 1 zeigt ein Glaskeramikkochfeld, das insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Das Kochfeld 10 hat eine insgesamt ebene Glaskeramikkochfläche 12. Kreisförmige Muster 13 bezeichnen die Positionen von vier nebeneinander angeordneten Heizeinheiten (nicht dargestellt), welche sich direkt unter der Kochfläche 12 befinden. Eine Steuer- und Anzeigetafel, die insgesamt mit 15 bezeichnet ist, weist einen vollständigen Satz Berührungstasten 17 und ein digitales 7-Segment-Leuchtdiodenanzeigelement 19 für jede Heizeinheit auf.

Der Begriff Glaskeramik in bezug auf das Material, aus dem die Kochfläche 12 des Kochfeldes 10 besteht, bezieht sich auf ein Borsilikatmaterial aus der Familie der Ceran- Materialien. Insbesondere bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Glaskeramikmaterial ein IR-durchlässiges Glaskeramikmaterial, und zwar Ceran-85, das von Schott, Incorporated hergestellt wird.

Eine Heizeinheit ist unter jeder kreisförmigen Zone 13 (a)- 13 (d) angeordnet. In der folgenden Beschreibung beziehen sich die Bezugszeichen 14 (a)-14 (d) auf die unter den Zonen 13 (a)-13 (d) angeordneten Heizeinheiten. Die Heizeinheit 14 (a) ist ausführlicher in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Zu Darstellungszwecken ist nur eine der Heizeinheiten gezeigt. Die Heizeinheiten 14 (b)-14 (d) haben den gleichen Aufbau wie die in den Fig. 2 und 3 gezeigte Heizeinheit. Die Heizeinheiten 14 (a) und 14 (c) haben einen Durchmesser von 203 mm (8 Zoll). Die Heizeinheiten 14 (b) und 14 (d) haben einen Durchmesser von 152 mm (6 Zoll).

Gemäß den Fig. 2 und 3 weist die Heizeinheit 14 (a) ein als offene Wicklung ausgebildetes elektrisches Widerstandselement 16 in Spiralform auf, das, wenn es mit voller Energie versorgt wird, hauptsächlich in dem Infrarotgebiet (1-3 µm) des elektromagnetischen Energiespektrums abstrahlt. Das Element 16 ist in einem konzentrischen Wicklungsmuster angeordnet und durch Lappen oder auf andere Weise an einer Tragscheibe 18 befestigt, die aus einem mikroporösen Material besteht, beispielsweise dem von Ceramaspeed unter der Bezeichnung Microtherm erhältlichen Material. Die Tragscheibe 18 ist in einer Blechpfanne 20 durch eine isolierende Auskleidung 22 aus einer aus Aluminiumoxid und Siliciumoxid gebildeten Masse abgestützt. Die Auskleidung 22 weist einen ringförmigen, sich nach oben erstreckenden Teil 22 (a) auf, der als isolierender Abstandshalter zwischen der Tragscheibe 18 und der Glaskeramikkochfläche 12 dient. Im vollständig montierten Zustand wird die Blechpfanne 20 mittels Federspannung nach oben gedrückt, wodurch der ringförmige Teil 22 (a) der Auskleidung 22 gegen die Unterseite der Kochfläche 12 gedrückt wird, und zwar mittels einer nicht dargestellten Halteeinrichtung. Die Heizeinheiten 14 (a)-14 (d) werden von Ceramaspeed unter der Bezeichnung Fast Start Radiant Heater with Concentric Coil Pattern hergestellt und vertrieben.

Fig. 4 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild einer Ausführungsform eines durch die Steueranordnung nach der Erfindung zu steuernden Systems. Jede der vier Heizeinheiten 14 (a)-14 (d) ist mit einer Standardwechselstromquelle von 240 Volt, 60 Hz über Netzleitungen L 1 und L 2 und einen von vier Triacs 24 (a)- 24 (d) verbunden, wobei die Heizkreise zueinander parallel geschaltet sind. Die Triacs 24 (a)-24 (d) sind herkömmliche Thyristoren, welche in der Lage sind, Strom in jeder Richtung zu leiten, ungeachtet der Spannungspolarität an ihren Hauptklemmen, wenn sie durch entweder eine positive oder eine negative Spannung getriggert werden, welche an die Steuerelektrodenanschlüsse angelegt wird.

Die Leistungssteueranordnung 26 steuert die durch die Heizeinheiten aufgenommene Leistung durch Steuern der Geschwindigkeit, mit der die Steuerimpulse an die Triacsteuerelektrodenanschlüsse gemäß den gewählten Leistungseinstellungen angelegt werden, die für jede Heizeinheit durch den Benutzer eingegeben werden, indem dieser eine Berührungsmembranschaltertastatur 28 betätigt. Die Spalten von Tasten, welche mit SU0 bis SU3 bezeichnet sind, liefern die Steuereingaben für die Heizeinheiten 14 (a)-14 (d). In der dargestellten Ausführungsform sind die Leistungsimpulse, die den Heizeinheiten zugeführt werden, volle Zyklen des Wechselstromleistungssignals von 240 Volt, 60 Hz. Es können aber auch Leistungssignale mit anderen Frequenzen und anderen Spannungswerten, beispielsweise 120 Volt, benutzt werden.

Mehrere diskrete Leistungseinstellungen sind vorgesehen, wobei jeder eine besondere Leistungsimpulsfolgefrequenz eindeutig zugeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform sind neun Leistungseinstellungen plus Aus und Ein für jede Heizeinheit wählbar, indem der Benutzer die Tasten der Tastatur 28 betätigt. Tabelle I zeigt die Impulsfolgefrequenz, die jeder Leistungseinstellung zugeordnet ist.

Tabelle I

Der Leistungsimpulscode in Tabelle I repräsentiert 64-Bit- Steuerwörter im Hexadezimalformat. Die Verteilung der EIN- Leistungszyklen über einer 64-Zyklen-Steuerperiode für jede Leistungseinstellung ist durch das Bitmuster des zugeordneten Steuerwortes definiert. Die EIN- und AUS- Zyklen werden durch logische Eins- bzw. logische Nullbits repräsentiert. Die Folgefrequenzen sind empirisch ermittelt worden, um einen Bereich von Leistungseinstellungen für gute Kochleistung des Kochfeldes bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorzusehen. Die Bitmuster sind so gewählt worden, daß die Dauer von Leerlauf- oder AUS- Zyklen für jeden Leistungswert minimal ist.

In Fig. 5 repräsentieren die Wellenformen A-D die an das Heizelement für jede der Leistungseinstellungen 1-4 angelegte Spannung. Die Wellenform E repräsentiert das Leistungssignal, das auf den Leitungen L 1 und L 2 erscheint. Leistungsimpulse oder EIN-Zyklen sind durch ausgezogene Linien dargestellt. Diejenigen Zyklen des Leistungssignals, während denen der Triac nichtleitend ist, sind gestrichelt dargestellt. Gemäß Tabelle I und Fig. 5 reicht die Impulsfolgefrequenz für die ersten vier Leistungseinstellungen von 1 Impuls pro 64 Leistungszyklen für die Leistungseinstellung 1, der niedrigsten Nicht-Aus-Leistungseinstellung, bis 1 Leistungsimpuls für alle 8 Zyklen für den Leistungswert 4.

Die durch den Benutzer wählbare maximale Leistungseinstellung, der Leistungswert 9, entspricht einer Folgefrequenz von 36 Zyklen pro 64 Zyklen. Die zusätzlichen sechs verfügbaren Leistungseinstellungen sind reserviert für den Gebrauch in einer Steueranordnung zum Übersteuern der Einheit, um sie schnell auf Temperatur zu bringen und das Auslegen der Heizeinheit für stationären Betrieb bei einer effektiven Spannung zu gestatten, die niedriger als die Netzspannung von 240 Volt ist.

Es ist wichtig, die Betriebstemperatur der Glaskeramikplatte 12 zu begrenzen, um eine Beschädigung der Platte durch Überhitzung zu vermeiden. Ein Temperatursensor für diesen Zweck ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Form von vier Paaren von Edelmetallstreifen 30 vorgesehen, die auf der Unterseite der Glaskeramikplatte 12 gebildet sind. Ein Paar ist jeder Heizeinheit zugeordnet. Die Streifen 30 dienen als elektrische Kontakte, und das Glaskeramikmaterial in dem Spalt 32 zwischen den Streifen ist ein Widerstand, dessen Wert sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Glases verändert. Die Streifen 30 können durch Siebdruck auf die Unterseite der Glaskeramikkochfläche 12 aufgebracht und bei einer Temperatur von etwa 700°C (1300°F) eingebrannt werden. Die Streifen 30 werden bis zu einer Dicke von etwa 5 bis 10 nm (100 Å) aufgebracht und erstrecken sich von außerhalb des Randes jeder kreisförmigen Zone 13 (a)-13 (d) bis in die Nähe der Mitte der Zone. Die Streifen 30 haben einen gegenseitigen Abstand von 7,6 mm (0,3 Zoll). Die Länge jedes Streifens beträgt 63,5 mm (2½ Zoll) und 89 mm (3½ Zoll) für die Heizeinheiten mit 152 mm (6 Zoll) bzw. 203 mm (8 Zoll) Durchmesser. Die minimale Breite jedes Streifens beträgt 2,5 mm (0,1 Zoll). Diese Konstruktion ergibt einen endlichen meßbaren Widerstandswert für jeden Streifenleiter. Der Widerstand der Streifen ist nicht kritisch, aber ein Wert in dem Bereich von 1-10 Ohm wird bevorzugt. Gold wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zur Herstellung der Streifen 30 benutzt; es können aber andere Edelmetalle und Kombinationen derselben ebenfalls benutzt werden, beispielsweise Gold- Palladium-Kombinationen od.dgl. Das besondere, spitz zulaufende Muster der Streifen 30 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde etwas willkürlich gewählt, um das Aussehen zu verbessern, denn die Streifen werden durch das Kochfeld hindurch sichtbar sein, wenn die Heizeinheiten in Betrieb sind. Für den richtigen Betrieb ist das besondere Muster nicht wesentlich.

Der Widerstand zwischen den Streifen 30 ist eine Funktion des Abstands zwischen den Streifen, der Länge der Streifen, der Glaskeramikdicke, des Kochfeldmaterials sowie der Temperatur. Die Kennlinie des Widerstands über der Temperatur für das Glaskeramikmaterial, das den Temperatursensor des Ausführungsbeispiels aufweist, ist in Fig. 6 graphisch dargestellt. Bei der maximalen Temperatur von etwa 700°C (1300°F) beträgt der Widerstand der Glaskeramik ungefähr 200 Ohm. Bei Raumtemperatur liegt der Widerstand der Glaskeramik im Megaohmbereich.

Bei den meisten Glaskeramikmaterialien sollte die Materialtemperatur für längere Zeitspannen nicht wesentlich über etwa 700°C liegen. Solche Materialien können jedoch im allgemeinen Temperaturen oberhalb dieses Wertes für kurze Zeit aushalten. Die Zeitspanne ändert sich umgekehrt mit der Temperatur. 700°C sind zwar für eine Vielfalt von Glaskeramikmaterialien, welche bei Kochfeldern verwendbar sind, repräsentativ, die besonderen Parameter für die besonderen Materialien können jedoch etwas variieren. Die Hüllkurve der Temperatur über der Zeit für das besondere Glaskeramikmaterial, das bei dem Kochfeld in der beschriebenen Ausführungsform benutzt wird, ist in Tabelle II angegeben. Die Zeitwerte sind über der Lebensdauer des Materials kumulativ.
TemperaturZeit

600°C6000 Stunden 650°C 750 Stunden 675°C 250 Stunden 700°C 100 Stunden 725°C  35 Stunden

Aus Tabelle II ist zu erkennen, daß Temperaturen unterhalb von ungefähr 600°C unbegrenzt toleriert werden können, wohingegen Temperaturen oberhalb von 725°C nur für relativ wenige Stunden über der Lebensdauer des Glaskeramikmaterials toleriert werden können.

Der Hauptwärmeübertragungsmechanismus in dem Kochfeld bei der beschriebenen Ausführungsform ist, wie oben bereits kurz beschrieben, Strahlung von der Heizeinheit durch das Glas hindurch zu dem Küchengerät. Die Glaskeramik ist für Infrarotstrahlung im wesentlichen durchlässig, was jedoch nicht gänzlich der Fall ist. Ein Teil der Energie, die von der Heizeinheit abgestrahlt wird, wird nämlich durch die Glaskeramik absorbiert. Ebenso wird ein Teil der von dem Küchengerät reflektierten Energie durch die Glaskeramik absorbiert. Die Wärmeübertragung aus der Glaskeramik erfolgt hauptsächlich durch Wärmeleitung zu dem Küchengerät. Küchengeräte mit ebenem Boden, der einen guten Kontakt mit der Kochfeldoberfläche macht, ergeben eine gute Wärmeübertragung. Wenn solche Küchengeräte benutzt werden, wird die Glaskeramiktemperatur üblicherweise innerhalb zulässiger Grenzen bleiben, ohne daß irgendein Korrekturvorgang notwendig ist.

Übermäßig hohe Glaskeramiktemperaturen in dem Kochfeld können jedoch als Ergebnis des Erhitzens von anomalen Belastungen auftreten, die keine ausreichende Wärmeübertragung aus der Glaskeramik ergeben. Üblicherweise auftretende anomale Belastungsbedingungen, die voraussichtlich eine übermäßige Erhitzung verursachen, können in eine von drei allgemeinen Kategorien eingeordnet werden, welche für die Zwecke der Beschreibung als unbelastet, Pfannenverzug und Trockenkochen bezeichnet werden.

Unbelastet bezieht sich auf den Zustand, in welchem die Heizeinheit in Betrieb ist, ohne daß ein Küchengerät vorhanden ist, was der Fall sein kann, wenn der Benutzer das Küchengerät von dem Kochfeld nimmt und vergißt, die Einheit abzuschalten, oder wenn der Benutzer ein Küchengerät auf eine Einheit stellt und unabsichtlich eine andere Einheit einschaltet. Da kein Küchengerät vorhanden ist, um unter diesen Bedingungen Wärme von der Glaskeramik wegzuleiten, kann die Glaskeramik bei ausreichend hoher Leistungseinstellung schließlich überhitzt werden. Da jedoch ein wesentlicher Teil der Strahlungsenergie aus der Heizeinheit durch das Glas übertragen wird, ist die Maximaltemperatur niedriger als diejenige, die den anderen beiden Kategorien von anomalen Belastungen zugeordnet ist. Die Kategorie "Pfannenverzug" bezieht sich auf die Verwendung von Küchengeräten, die eine Bodenfläche haben, welche krumm oder verzogen ist und so einen schlechten Kontakt mit der Kochfeldoberfläche ergibt, was zu schlechter Wärmeübertragung aus dem Glas führt. Darüber hinaus reflektiert die Pfanne Energie zurück zu dem Glas. Der kumulative Effekt von schlechtem Kontakt und von Reflexion führt zu stärkerer Überhitzung als im Falle des Unbelastet-Zustands.

Die Kategorie "Trockenkochen", welches der extremste anomale Zustand ist, bezieht sich auf das Erhitzen eines leeren Küchengeräts, was sich üblicherweise einstellen kann, wenn der Inhalt des Küchengeräts verdampft. Leere Küchengeräte haben keinen Inhalt zum Absorbieren von Wärme aus dem Küchengerät. Solche Küchengeräte können extrem heiß werden. Das heiße Küchengerät erhitzt dann die Glaskeramik sowohl durch Wärmeleitung als auch durch reflektierte Strahlung.

Es sei daran erinnert, daß es ein Ziel der Erfindung ist die Kochfeldglaskeramik gegen Überhitzung zu schützen, ohne daß die Kochleistung nachteilig beeinflußt wird. Zu diesem Zweck wird gemäß einem Aspekt der Erfindung bei dem Leistungssteuersystem eine Glaskeramiktemperaturinformation benutzt, um das Auftreten eines Übertemperaturzustands durch Erkennen des Vorhandenseins einer anomalen Belastung auf dem Kochfeld im voraus zu erkennen und den durch die Heizeinheit aufgenommenen Leistungswert einzustellen, bevor die Temperatur akzeptable Grenzen überschreitet. Durch Vorauserkennen des Zustands, bevor er tatsächlich vorhanden ist, können Leistungseinstellungen allmählich vorgenommen werden, die weniger nachteilige Auswirkung auf die Kochleistung haben.

Es ist empirisch ermittelt worden, daß wenn die üblichen anomalen Belastungszustände des oben beschriebenen Typs bei dem Glaskeramikkochfeld bei der hier beschriebenen Ausführungsform vorhanden sind und sich die Kochfläche auf oder nahe der Raumtemperatur befindet, die Glaskeramiktemperatur mit einer Geschwindigkeit ansteigt, die höher ist als die Maximalgeschwindigkeit, die für die meisten normalen Belastungen charakteristisch ist. Von dieser Erscheinung wird in der Steueranordnung nach der Erfindung vorteilhafter Gebrauch gemacht, indem die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur der Glaskeramik gemessen und diese Geschwindigkeit mit einer vorbestimmten Referenzgeschwindigkeit verglichen wird, welche für einen anomalen Belastungszustand charakteristisch ist. Wenn die gemessene Geschwindigkeit die Referenzgeschwindigkeit übersteigt, was das Vorhandensein eines anomalen Zustands auf dem Kochfeld bedeutet, wird die der Heizeinheit zugeführte Leistung auf einen niedrigeren Wert reduziert. Im folgenden ist noch ausführlicher beschrieben, daß der niedrigere Wert als eine Funktion der gemessenen Geschwindigkeit der Temperaturänderung, der abgefühlten Glaskeramiktemperatur und der vom Benutzer gewählten Leistungseinstellungen festgelegt wird, so daß die Änderungsgeschwindigkeit auf eine Geschwindigkeit reduziert wird, die niedriger als die Referenzgeschwindigkeit ist. Durch diese Anordnung wird die Temperatur der Glaskeramik begrenzt, so daß eine zerstörerische Überhitzung vermieden wird.

Da es erwünscht ist, Belastungen bei niedrigen Temperaturen schnell zu erhitzen, um mit gutem Wirkungsgrad zu kochen, ist es unnötig und kann unerwünscht sein, den Wert der der Heizeinheit zugeführten Leistung zu reduzieren, bis wenigstens eine Mindesttemperatur erreicht ist. Wenn eine niedrige Leistungseinstellung gewählt wird, kann sich die Glaskeramiktemperatur asymptotisch einem akzeptablen Temperaturwert selbst bei einer anomalen Belastung nähern, was Einstellungen unnötig macht. Außerdem kann die Belastung anschließend durch den Benutzer eingestellt werden, beispielsweise durch Vergrößern des Inhalts des Küchengeräts. Die Anstiegsgeschwindigkeit der Glaskeramiktemperatur wird daher erst benutzt, um einen anomalen Belastungszustand zu erkennen, nachdem wenigstens eine Mindestreferenztemperatur erreicht worden ist.

Eine Reihe von Tests ist ausgeführt worden, bei denen das Kochfeld der hier beschriebenen Ausführungsform bei verschiedenen Belastungen benutzt worden ist, um Kurven der Temperatur über der Zeit zu erzeugen, welche die verschiedenen Belastungen kennzeichnen. Aus diesen Kurven wurde eine charakteristische Referenzgeschwindigkeit für jeden der drei typischen anomalen Belastungszustände, die oben angegeben sind, ermittelt. Zufriedenstellende Ergebnisse sind bei der beschriebenen Ausführungsform erzielt worden, indem die Referenzgeschwindigkeiten 1,3°C/s, 0,8°C/s und 0,4°C/s für den Unbelastet-, den Pfannenverzug- bzw. den Trockenkochen-Zustand benutzt worden sind.

Außerdem sind bei der beschriebenen Ausführungsform zufriedenstellende Ergebnisse erzielt worden, indem drei Schwellenreferenztemperaturen benutzt worden sind, eine für jede Referenzänderungsgeschwindigkeit. Die Werte für die Referenztemperaturen sind 400°C, 440°C und 480°C für den Unbelastet-, den Pfannenverzug- bzw. den Trockenkochen- Zustand. Die Referenztemperaturen werden so gewählt, daß Korrekturen früh genug möglich sind, um eine Überhitzung mit der kleinst möglichen Reduktion im Leistungswert zu gestatten, aber spät genug um unnötige Einstellungen zu vermeiden. Die Werte für die Referenzgeschwindigkeiten und die Referenztemperaturen sind empirisch ermittelt worden, um gute Ergebnisse mit dem Kochfeld gemäß der bevorzugten Ausführungsform zu erzielen, wobei sie aber lediglich zur Veranschaulichung dienen, nicht aber die Erfindung beschränken.

Die Leistungssteueranordnung benutzt die Temperatur- und die Temperaturänderungsgeschwindigkeitsinformation, um anomale Belastungszustände unter folgenden Umständen zu erkennen:

• a) eine abgefühlte Glaskeramiktemperatur, die höher als die Mindestreferenztemperatur ist, und eine gemessene Änderungsgeschwindigkeit der Glaskeramiktemperatur, die größer als die maximale Referenzgeschwindigkeit ist;
• b) eine abgefühlte Glaskeramiktemperatur, die höher als die Zwischenreferenztemperatur ist, und eine gemessene Änderungsgeschwindigkeit, die größer als die Pfannenverzug-Referenzgeschwindigkeit ist; oder
• c) eine abgefühlte Temperatur, die höher als die maximale Referenztemperatur ist, und eine gemessene Änderungsgeschwindigkeit, die größer als die Unbelastet-Referenzgeschwindigkeit ist.

Wenn ein anomaler Belastungszustand erkannt wird, wird die der Heizeinheit zugeführte Leistung reduziert, und zwar als Funktion des für die Heizeinheit gewählten Leistungswerts, der abgefühlten Glaskeramiktemperatur und der gemessenen Änderungsgeschwindigkeit der Glaskeramiktemperatur.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird, wenn die Leistungssteueranordnung feststellt, daß die Temperatur die maximale Referenztemperatur übersteigt, die der Heizeinheit zugeführte Leistung um drei Leistungswerte unter den vom Benutzer gewählten Leistungswert zurückgeschaltet, wenn die maximale Referenzgeschwindigkeit (Trockenkochen), überschritten wird, um zwei Werte, wenn die gemessene Temperaturänderungsgeschwindigkeit größer als die Pfannenverzug-Geschwindigkeit, aber kleiner als die Trockenkoch-Geschwindigkeit ist, und um einen Leistungswert, wenn nur die minimale (Unbelastet-)Referenzgeschwindigkeit überschritten wird. Wenn die abgefühlte Glaskeramiktemperatur größer als die Zwischenreferenztemperatur, aber kleiner als die maximale Referenztemperatur ist, ist weniger Korrektureingriff erforderlich, da die Glaskeramiktemperatur nicht so hoch ist; die Leistung wird um zwei Werte zurückgeschaltet, wenn die Trockenkochen-Steigung überschritten wird, und um einen Wert, wenn die Unbelastet-Referenzgeschwindigkeit überschritten wird. Wenn die Temperatur größer als die Mindestreferenztemperatur, aber kleiner als die Zwischenreferenztemperatur ist, ist die kleinste Korrektureinwirkung erforderlich; der Leistungswert wird um einen Leistungswert reduziert, wenn die Temperaturänderungsgeschwindigkeit die Trockenkochen- Referenzgeschwindigkeit übersteigt.

Die oben beschriebene Anordnung verhindert zwar eine Überhitzung der Glaskeramik unter vielen Betriebsbedingungen, es ist jedoch möglich, daß eine Belastung auf eine unerwünscht hohe Temperatur so langsam erhitzt wird, daß die Änderungsgeschwindigkeit niemals irgendeine der Referenzgeschwindigkeiten übersteigt. Unter diesen Umständen wird kein anomaler Betriebszustand durch den Geschwindigkeitssteuerteil der Leistungssteueranordnung erkannt. Außerdem kann, selbst wenn eine anomale Belastung erkannt und die Leistung entsprechend reduziert wird, falls die Belastung auf dem Kochfeld lange genug bleibt, die Temperatur schließlich sich einer unerwünscht hohen Temperatur asymptotisch nähern.

Als Sicherheit gegen solche Vorfälle weist der Geschwindigkeitssteuerteil der Anordnung zusätzlich einen Stationärsteuerungsteil auf. Der Stationärsteuerungsteil umfaßt zwei Teile. Der erste Teil ist bestrebt, Erhöhungen der Glaskeramiktemperatur zu begrenzen, indem die abgefühlte Glaskeramiktemperatur mit einer Reihe von fünf ansteigenden vorbestimmten Referenztemperaturen verglichen wird, von denen die niedrigste höher ist als die maximal zulässige stationäre Temperatur. Der Leistungswert, den die Heizeinheit aufnimmt, wird um einen zusätzlichen Wert für jede Referenztemperatur, die überschritten wird, reduziert. Wenn beispielsweise die Mindestreferenztemperatur überschritten wird, wird der Leistungswert um einen Wert reduziert; wenn die maximale Referenztemperatur überschritten wird, wird der Leistungswert um fünf Leistungswerte reduziert.

Der erste Teil des stationären Teils der Steueranordnung ist bestrebt zu verhindern, daß die Glaskeramiktemperatur für eine längere Zeitspanne über den höheren Referenzwerten bleibt, indem er den Leistungswert bei Bedarf drastisch reduziert. Das wird jedoch nicht immer verhindern, daß die Glaskeramik auf einem stationären Temperaturwert bleibt, der höher als die Mindestreferenztemperatur ist.

Der zweite Teil der stationären Steuerung ist so ausgelegt, daß die Glaskeramiktemperatur zwangsweise allmählich auf einen stationären Wert gebracht wird, der innerhalb zulässiger Temperaturgrenzen ist.

Wenn die Belastungszustände so sind, daß die Glaskeramik überhitzt wird, wenn sie bei dem Wert betrieben wird, der der durch den Benutzer gewählten Leistungseinstellung entspricht, versucht der zweite Teil der stationären Routine, schnell einen Ruhepunkt für die Heizeinheit bei dem maximalen Leistungswert zu ermitteln, der sich mit dem Halten der Glaskeramiktemperatur innerhalb eines zulässigen Temperaturbereiches verträgt. Zu diesem Zweck überwacht der zweite Teil der stationären Steuerung die Abnahmegeschwindigkeit der Temperatur immer dann, wenn die Glaskeramiktemperatur oberhalb einer maximalen Referenztemperatur ist, und stellt den Wert der der Heizeinheit zugeführten Leistung ein, um eine Temperaturabnahmegeschwindigkeit für die Glaskeramik festzulegen, die die Glaskeramiktemperatur innerhalb einer zulässigen Zeitspanne in zulässige Grenzen bringen wird. Wenn die gemessene Glaskeramiktemperatur den maximal zulässigen stationären Temperaturreferenzwert übersteigt, wird die Änderungsgeschwindigkeit der Glaskeramiktemperatur ermittelt und mit einer vorbestimmten negativen Referenzgeschwindigkeit verglichen, welche der minimal zulässigen Abnahmegeschwindigkeit der Glaskeramiktemperatur entspricht. Wenn die gemessene Änderungsgeschwindigkeit negativer als diese Referenzgeschwindigkeit ist, was bedeutet, daß die Glaskeramiktemperatur mit einer zulässigen Geschwindigkeit abnimmt, welche sie innerhalb einer zulässigen Zeitspanne in die zulässigen Temperaturgrenzen bringen wird, ist keine weitere Einstellung des Leistungswerts erforderlich. Wenn jedoch die Änderungsgeschwindigkeit nicht negativer als die Referenzgeschwindigkeit ist, wird der Wert der der Oberflächenheizeinheit zugeführten Leistung periodisch sukzessive reduziert, bis entweder die Geschwindigkeit ausreichend negativ ist oder die Temperatur auf einen Wert innerhalb akzeptabler Grenzen abgenommen hat.

Nachdem entweder die Temperatur in akzeptable Grenzen gebracht worden oder die Geschwindigkeit ausreichend negativ ist, wird der Leistungswert sukzessive erhöht, bis der Leistungswert zu dem durch den Benutzer gewählten Leistungswert zurückkehrt oder bis wieder ein anomaler Belastungszustand erkannt wird. Durch diese Anordnung wird ein Ruhepunkt erreicht, bei dem die Heizeinheit so nahe wie möglich bei der gewählten Leistungseinstellung arbeitet, ohne die Temperaturgrenzen zu überschreiten, wodurch die Glaskeramiktemperatur auf einen Bereich innerhalb zulässiger Grenzen mit minimalem nachteiligen Einfluß auf die Kochleistung beschränkt wird.

Beim Messen der negativen Änderungsgeschwindigkeit werden zwei verschiedene Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Geschwindigkeitsberechnungen benutzt. Ein erstes, längeres Intervall wird benutzt, wenn die Temperatur größer als eine zweite Referenztemperatur ist, die etwas niedriger als die maximale Referenztemperatur ist, und ein kürzeres Intervall wird benutzt, wenn die abgefühlte Temperatur kleiner als diese zweite Referenztemperatur ist. Das kürzere Zeitintervall wird benutzt, wenn die abgefühlte Temperatur kleiner als diese zweite Referenztemperatur ist, um den Ruhepunkt schnell festzulegen und die Zeitdauer zu minimieren, während der die Einheit auf einem Leistungswert betrieben wird, der niedriger als notwendig ist, um die Temperaturbeschränkungen zu erfüllen.

Mit Rücksicht auf die Zeit-Temperatur-Hüllkurve für das Glaskeramikmaterial, die in Tabelle II beschrieben ist, und zur Schaffung eines Sicherheitsspielraums ist in der beschriebenen Ausführungsform die Steueranordnung so ausgelegt, daß sie die Glaskeramiktemperatur in einen Temperaturbereich von 520-540°C bringt, wenn die Belastungsbedingungen das Arbeiten bei der vom Benutzer gewählten Leistungseinstellung ausschließen.

Dieser zweite Teil der stationären Steuerung bietet Schutz vor Überhitzung unter denjenigen Bedingungen, die durch den Geschwindigkeitssteuerteil der Steueranordnung nicht erkannt werden könnten. Darüber hinaus würde der zweite Teil eine Überhitzung verhindern, die aus Zuständen resultiert, welche durch den Geschwindigkeitssteuerteil der Steueranordnung ausreichend erkannt werden. Dieser Teil der Steueranordnung könnte daher als ein Einzeltemperaturbegrenzungssystem arbeiten. Durch Vorherbestimmen von Situationen übermäßiger Temperatur durch Erkennen von anomalen Belastungen, bevor die Temperatur auf einen unzulässig hohen Wert ansteigt, kann eine Korrektur mit weniger nachteiliger Auswirkung auf die Kochleistung erfolgen. Daher wird die Gesamtleistung verbessert, indem die Geschwindigkeitssteuerung mit dem zweiten Teil der stationären Steuerung kombiniert wird. Unter den meisten Bedingungen, die zu anomalen Belastungen führen, wird ein Korrekturvorgang entweder durch den Geschwindigkeitssteuerteil oder durch den zweiten Teil der stationären Steuerung ausgeführt, bevor der erste Teil der stationären Steuerung jemals ins Spiel kommt. Somit dient der erste Teil der stationären Steuerung hauptsächlich als Sicherheitsreserve, um zu gewährleisten, daß extreme Temperaturbedingungen nicht für eine unzulässig lange Zeitspanne vorhanden sein können.

Fig. 7 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Leistungssteuerschaltung für das Kochfeld nach Fig. 1, die die Temperaturbegrenzungsfunktion gemäß der Erfindung erfüllt. In dieser Steueranordnung erfolgt die Leistungssteuerung elektronisch durch einen Mikroprozessor 40. Der Mikroprozessor 40 ist ein Mikroprozessor der Serie M 68000, die im Handel von Motorola erhältlich ist. Der Mikroprozessor 40 ist kundenspezifisch ausgeführt worden, indem sein Festwertspeicher dauerhaft so ausgelegt worden ist, daß er das Steuerschema nach der Erfindung realisiert.

Wie oben mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben ist die Tastatur 28 ein herkömmliches Berührungseingabesystem. Das Tastenfeld umfaßt vier Spalten mit jeweils elf Tasten. Die Spalten zum Steuern der Heizelemente sind mit SU0 bis SU3 bezeichnet. Die Tasten ermöglichen einem Benutzer, die Leistungswerte 1 bis 9 und zusätzlich Ein und Aus für jede der vier Heizeinheiten zu wählen. Die Tastatur 28 hat eine Eingangsleitung für jede Spalte, die sich alle Tasten in dieser Spalte teilen, und elf Ausgangsleitungen, eine für jede Zeile von Tasten. Jede besondere Spalte der Tastatur 28 wird abgetastet, indem Abtastimpulse sequentiell an Ausgängen P 400 bis P 403 des Mikroprozessors 40 periodisch erzeugt werden. Diese Impulse werden, wenn sie erscheinen, zu den entsprechenden Spalteneingangsleitungen der Tastatur 28 übertragen. Diese Spannung wird im wesentlichen unverändert zu den Ausgangsleitungen von sämtlichen unberührten Tasten übertragen. Das Ausgangssignal einer betätigten Taste wird anders sein, was eine Betätigung der Taste in dieser Zeile und Spalte bedeutet.

Auf diese Weise wird jede Spalte der Tastatur 28 bei einem neuen Eingangssignal periodisch mit einer Geschwindigkeit abgetastet, die durch das Steuerprogramm bestimmt wird, welches in dem Festwertspeicher oder ROM des Mikroprozessors 40 gespeichert ist. Die folgende Beschreibung der Steuerroutinen wird deutlich machen, daß jede Spalte einmal alle vier vollständigen Leistungszyklen des Leistungssignals, das auf den Leitungen L 1 und N erscheint, abgetastet wird. Das Ausgangssignal der Tastatur 28 wird an Eingangsanschlüsse P 1 I 0- P 1 I 9 des Mikroprozessors 40 über eine 410-Parallelanschlußschnittstellenschaltung angelegt.

Ein Nulldurchgangssignal, welches Nulldurchgänge des Leistungssignals markiert, das auf den Leitungen L 1 und N aus der Stromversorgung erscheint, wird in den Mikroprozessor 40 an dem Eingangsanschluß P 8 I 0 aus einer herkömmlichen Nulldurchgangsdetektorschaltung 44 angelegt. Das Nulldurchgangssignal aus der Schaltung 44 ist als Wellenform F in Fig. 5 dargestellt. Die Impulse markieren die positivgehenden Nulldurchgänge des Leistungssignals auf den Leitungen L 1 und N der Wechselstromversorgung. Die Nulldurchgangssignale werden benutzt, um das Triggern der Triacs mit den Nulldurchgängen des Leistungssignals und für Taktzwecke in dem durch den Mikroprozessor 40 ausgeführten Steuerprogramm zu synchronisieren.

Eine Glaskochfeldtemperaturinformation wird dem Mikroprozessor 40 an den Eingangsanschlüssen PAI 0 bis PAI 3 über eine Standard-VME-600-A/D-Wandlerschaltung 46 geliefert. Ein Analogspannungssignal, welches die Temperatur der Glaskeramik in der Nähe jeder Heizeinheit repräsentiert, wird über eine Temperatursensorspannungsbrückenschaltung 48, welche für jede Heizeinheit einen 2KΩ- Strombegrenzungswiderstand 50, eine Trenndiode 52 und einen 10-µF-Filterkondensator enthält, geliefert. Der Widerstand der Glaskeramik ist schematisch als ein variabler Widerstand 56 dargestellt, der zwischen die Verbindungsstelle des Strombegrenzungswiderstands 50 und der Diode 52 und Masse geschaltet ist. Die andere Seite des Strombegrenzungswiderstands ist mit einer Wechselstromquelle 57 verbunden. Die Wechselstromquelle 57 wird zum Speisen der Glaskeramiksensorwiderstandsschaltungsanordnung benutzt, um Kapazitäts- und Diffusionsauswirkungen zu minimieren. Das analoge Spannungssignal, das jede einzelne Sensorschaltung an den Eingang des A/D-Wandlers 46 anlegt, wird intern in einen Digitalwert umgewandelt, der in dem Direktzugriffsspeicher des Mikroprozessors 40 gespeichert wird.

Der Mikroprozessor 40 sendet Triactriggersignale über E/A- Anschlüsse P 500 bis P 503 zu den Steuerelektrodenanschlüssen der Triacs 24 (a)-24 (d) über eine herkömmliche 615-Triac- Treiberschaltung 64. Die Triactreiberschaltung 64 verstärkt die Ausgangssignale aus den Anschlüssen P 500- P 503 des Mikroprozessors 40 und isoliert den Chip von der Netzleitung. Anzeigedaten werden an E/A-Anschlüssen P 200- P 20 F abgegeben. Eine Anzeige 58 ist eine herkömmliche vierstellige Anzeige, wobei jede Stelle aus einer 7-Segment- Leuchtdiodenanzeige besteht. Die Anzeigeinformation wird von den E/A-Anschlüssen P 200- P 20 F an die Anzeigesegmente über eine herkömmliche 410-Parallelanschluß- Schnittstellenschaltung 60 und eine herkömmliche Segmentanzeigedecodierertreiberschaltung 62 auf bekannte Weise abgegeben.

Der Mikroprozessor 40 ist kundenspezifisch ausgelegt, damit er die Steuerfunktionen nach der Erfindung erfüllt, indem der Festwertspeicher dauerhaft konfiguriert worden ist, um einen vorbestimmten Satz von Befehlen zu realisieren. Die Fig. 8-14 zeigen Flußdiagramme, welche die Steuerroutinen veranschaulichen, die in dem Mikroprozessor realisiert sind, um die Eingangsdaten aus der Tastatur zu gewinnen, zu speichern und zu verarbeiten und Steuersignale zum Triggern der Triacs so zu erzeugen, daß sich die verlangte Leistungsimpulsfolgefrequenz für die gewählte Leistungseinstellung und die abgefühlte Glaskeramiktemperatur für jede der Heizeinheiten ergibt. Diesen Diagrammen kann der Programmierfachmann einen Befehlssatz zur permanenten Speicherung in dem Festwertspeicher des Mikroprozessors 40 entnehmen, der den Mikroprozessor in die Lage versetzt, die erfindungsgemäßen Steuerfunktionen zu erfüllen.

Das Steuerprogramm umfaßt einen Satz von vorbestimmten Steuerbefehlen, die in dem Festwertspeicher (ROM) des Mikroprozessors 40 gespeichert sind. Eine separate Datei in dem Direktzugriffsspeicher (RAM) des Mikroprozessors ist jeder der Heizeinheiten 14 (a)-14 (d) zugeordnet. Jede Datei speichert die Steuerinformation für ihre zugeordnete Heizeinheit, auf die durch die Befehle in dem Festwertspeicher eingewirkt wird. Die Ausführung des Steuerprogramms ist mit dem 60-Hz-Leistungssignal synchronisiert, so daß der Satz von Steuerbefehlen in dem Festwertspeicher während jedes Zyklus des Leistungssignals einmal durchlaufen wird. Ein Dateiregister, das sämtlichen vier Dateien gemeinsam ist und als ein 4-Zählimpulse- Ringzähler arbeitet, wird bei jedem Durchlaufen des Steuerprogramms einmal erhöht. Der Zählerstand dieses Dateiregisters identifiziert die Direktzugriffsspeicherdatei, auf die während des folgenden Durchlaufes durch das Steuerprogramm durch die Steuerbefehle einzuwirken ist. Durch diese Anordnung wird das Steuerprogramm für jede besondere Heizeinheit alle vier Zyklen des 60-Hz-Leistungssignals einmal ausgeführt.

Das Steuerprogramm ist logisch in einen Satz von Unterroutinen unterteilt, zu denen die Abtastroutine, die Tastaturdecodierroutine, die Geschwindigkeitsberechnungsroutine, die Geschwindigkeitssteuerroutine, die Stationäre-Steuerung- Routine, die PSET-Routine und die Leistung-Aus-Routine gehören. Andere Subroutinen könnten ebenfalls vorgesehen werden, um Steuerfunktionen zu erfüllen, die nicht zur Erfindung in Beziehung stehen.

Die Abtastroutine (Fig. 8), welche das Dateiregister enthält, das die Direktzugriffsspeicherdatei identifiziert, auf die während des folgenden Durchlaufes durch das Steuerprogramm eingewirkt werden soll, setzt die Abtastleitung für die Tastaturspalte, welche der Heizeinheit zugeordnet ist, die Gegenstand des gegenwärtigen Durchlaufes durch die Routine ist, liest das Eingangssignal aus der Tastatur und speichert die vom Benutzer gewählte Leistungseinstellwählinformation in einem Zwischenspeicher. Die Tastaturdecodierroutine validiert die Tastatureingaben und aktualisiert die Steuervariable, welche den Leistungswert darstellt, der durch den Benutzer gewählt worden ist, damit sie die neueste gültige Benutzereingabe wiedergibt. Die Geschwindigkeitsberechnungsroutine liest die Glaskeramikkochfeldtemperaturinformation ein und berechnet periodisch die Temperaturänderungsgeschwindigkeit. Diese Information wird in der Geschwindigkeitssteuer- und der Stationäre-Steuerung-Routine benutzt, die die Temperaturbegrenzungsfunktion erfüllen, indem Einstellungen an dem Leistungswert, der der Heizeinheit zuzuführen ist, als Funktion der Glaskeramiktemperatur, der Änderungsgeschwindigkeit der Glaskeramiktemperatur und der vom Benutzer gewählten Leistungseinstellung gemäß der Erfindung vorgenommen werden.

Die Bestimmung, welcher Leistungswert der Heizeinheit zuzuführen ist, wird zwar nur während des Durchlaufes durch das Programm für diese besondere Heizeinheit ausgeführt, eine Leistungssteuerentscheidung muß jedoch für den nächsten Leistungszyklus für jede Heizeinheit während jedes Durchlaufs durch das Programm getroffen werden. Die PSET- Routine gewinnt die Leistungswertinformation aus jeder Datei während jedes Durchlaufs durch die Routine, führt eine Tabellensuche für jede Heizeinheit durch, um das geeignete Bit für das Leistungswertsteuerwort für jede Heizeinheit zu prüfen, und erzeugt ein Vier-Bit- Triggersteuerwort, welches angibt, welche Heizeinheiten während des nächsten Leistungszyklus einzuschalten und welche auszuschalten sind. Dieses Vier-Bit-Steuerwort wird dann durch die Leistung-Aus-Routine benutzt, die das Eingangssignal aus der Nulldurchgangsschaltung überwacht und diejenigen Triacs triggert, welche den Heizeinheiten zugeordnet sind, die während des nächsten Leistungszyklus mit Strom zu versorgen sind, wenn der nächste auftretende positivgehende Nulldurchgang des Leistungssignals erkannt wird. Diese Steuerroutinen werden nun jeweils ausführlicher unter Bezugnahme auf ihr Flußdiagramm im folgenden beschrieben.

Abtastroutine - Fig. 8

Die Funktion dieser Routine ist es, die geeignete RAM (Direktzugriffsspeicher)-Datei für den gegenwärtigen Durchlauf durch das Programm zu adressieren, die geeignete Abtastleitung für die Tastatur zu setzen und die Eingangsinformation aus der Tastatur für die Heizeinheit, welche der bezeichneten RAM-Datei zugeordnet ist, einzulesen. Das RAM-Dateiregister SU arbeitet als 4-Zählwerte-Ringzähler, der von 0 bis 3 zählt. Die Zählwerte 0 bis 3 des Zählers SU identifizieren RAM-Dateien für die Heizeinheiten 14 (a)-14 (d).

Nach dem Eintritt in die Abtastroutine wird das Register SU inkrementiert (Block 102), und eine Abfrage 104 stellt fest, ob SU größer als 3 ist. Wenn dem so ist, wird der Zähler auf 0 rückgesetzt (Block 106). Danach wird die Adresse der RAM-Datei, auf die während dieses Durchlaufes durch das Steuerprogramm einzuwirken ist, gleich SU gesetzt (Block 108). Die Abtastleitung, die während des vorherigen Durchlaufs durch das Steuerprogramm gesetzt worden ist und mit R(SU-1) bezeichnet ist, wird rückgesetzt (Block 110). Die Abtastleitung, die der Heizeinheit für den gegenwärtigen Durchlauf durch das Programm zugeordnet ist und mit R(SU) bezeichnet ist, wird gesetzt (Block 112). Die Daten der Eingangsleitungen P 1 IA bis 9 werden eingelesen, welche die gegenwärtige Eingangsinformation für diese RAM-Datei aus der Tastatur 28 enthalten (Block 114), und diese Information wird als Variable KB gespeichert (Block 116). Das Programm verzweigt dann (Block 118) zu der Tastaturdecodierroutine nach Fig. 9A.

Tastaturdecodierroutine - Fig. 9A und 9B

Die Tastaturdecodierroutine validiert Eingaben aus der Tastatur 28 und aktualisiert die vom Benutzer gewählte Leistungseinstellvariable PWD entsprechend. Die Routine stellt zuerst fest, ob die neue Tastatureingabe eine Leerstelle ist, was keine Eingabe bedeutet, eine Aus- Eingabe, eine Ein-Eingabe oder einer der Leistungswerte 1 bis 9. Um gültig zu sein, wenn die Heizeinheit von Aus auf eine andere Leistungseinstellung geschaltet wird, muß die Ein-Taste zuerst betätigt werden, gefolgt von der gewünschten Leistungseinstellung. Die Leistungseinstellung muß innerhalb von 8 Sekunden seit Betätigung der Ein-Taste eingegeben werden. Wenn nicht, muß die Ein-Taste erneut betätigt werden.

Die Variable PWD repräsentiert die vom Benutzer gewählte Leistungseinstellung. PWD wird nur auf Benutzereingaben hin geändert. Gemäß der Erfindung kann jedoch der Leistungswert, der der Heizeinheit tatsächlich zugeführt wird, kleiner sein als der Wert, welcher der durch den Benutzer gewählten Leistungseinstellung entspricht. Die Variable PLVL wird in diese Routine eingeführt. um den Leistungswert zu repräsentieren, der der Heizeinheit tatsächlich zugeführt wird. PLVL ist dem Wert von PWD in dieser Subroutine zugeordnet. PLVL kann jedoch in den im folgenden beschriebenen Temperaturbegrenzungsroutinen geändert werden.

In der Tastaturdecodierroutine wird die 8-Sekunden-Periode für das Eingeben einer gültigen Leistungseinstellung nach der Betätigung der Ein-Taste festgelegt, indem ein Flag benutzt wird, welches als Ein-Flag bezeichnet ist,und ein Zeitgeber oder Zähler, der als EIN-ZEITGEBER bezeichnet ist. Das Ein-Flag wird gesetzt, wenn die Ein-Taste betätigt wird, und wird nur aufgrund der Betätigung der Aus-Taste oder des Erreichens der Zeitsperre des EIN-ZEITGEBERS rückgesetzt.

Gemäß dem Flußdiagramm in den Fig. 9A und 9B stellt eine Abfrage 120 zuerst fest, ob die Tastatureingabe KB eine Leerstelle repräsentiert, was bedeutet, daß keine Taste gegenwärtig betätigt ist. Wenn KB eine Leerstelle ist, verzweigt das System zu der Decodieren-Subroutine (Fig. 9B). In der Decodieren-2-Subroutine stellt eine Abfrage 122 fest, ob das Ein-Flag gesetzt ist. Wenn das Ein-Flag nicht gesetzt ist, wird der in PWD gespeicherte Leistungswert der Variablen PLVL zugeordnet (Block 124). Wenn das Ein-Flag gesetzt ist, stellt eine Abfrage 126 fest, ob der zuvor gewählte Leistungswert, der gegenwärtig als PWD gespeichert ist, die Aus-Einstellung ist. Wenn dem nicht so ist, arbeitet das System gegenwärtig bei einer der Leistungseinstellungen 1 bis 9, und das Programm ordnet den Wert von PWD der Variablen PLVL zu (Block 124) und verzweigt (Block 128) zu der Geschwindigkeitsberechnungsroutine (Fig. 10). Wenn die Abfrage 126 ergibt, daß PWD gleich 0 ist, was einen Aus-Leistungswert repräsentiert, bedeutet das, daß der Benutzer von Aus auf Ein geschaltet hat, und der Ein-Zeitgeber wird dekrementiert (Block 130). Wenn der Ein-Zeitgeber gleich 0 ist, was durch eine Abfrage 132 ermittelt wird und bedeutet, daß die Zeit zum Eingeben eines gültigen Leistungswerts verstrichen ist, wird das Ein-Flag gelöscht (Block 134), und das Programm geht wie zuvor zu dem Block 124.

Es wird nun wieder auf Fig. 9A Bezug genommen. Wenn KB keine Leerstelle ist, stellt eine Abfrage 135 fest, ob die neue Eingabe die Aus-Einstellung ist. Wenn ja, wird das Ein-Flag gelöscht (Block 136), und die Variable PWD wird dem Wert 0 zugeordnet, was die Aus-Leistungseinstellung repräsentiert (Block 138). Die Variable PLVL wird dem Wert von PWD zugeordnet (Block 140), und das Programm verzweigt zu der Geschwindigkeitsberechnungsroutine nach Fig. 10 (Block 142). Wenn KB nicht Aus ist, stellt eine Abfrage 144 fest, ob die neue Eingabe die Ein-Einstellung ist. Wenn ja, wird der Ein-Zeitgeber wieder initialisiert (Block 146). Eine Abfrage 148 prüft den Zustand des Ein-Flags. Wenn es gesetzt ist, geht das Programm zu dem Block 140. Wenn nein, wird das Flag gesetzt (Block 150), und PWD wird dem Wert 0 zugeordnet, der auch der Ein-Einstellung entspricht (Block 152). Das Programm geht dann zu dem Block 140 wie zuvor.

Wenn die Antwort auf die Abfrage 144 Nein lautet, bedeutet das, daß die neue Eingabe einer der Leistungswerte 1 bis 9 ist, und eine Abfrage 154 prüft den Zustand des Ein-Flags. Wenn es nicht gesetzt ist, was bedeutet, daß der Benutzer versucht hat, von Aus auf einen Leistungswert zu gehen, ohne zuerst die Ein-Taste zu betätigen, wird die neue Eingabe ignoriert, und das Programm geht zu dem Block 140, wobei PWD ungeändert bleibt. Wenn das Ein-Flag gesetzt ist, ist die Leistungseinstellungseingabe gültig, und die Variable PWD wird dem neuen Wert zugeordnet, der der neuen Eingabe KB entspricht (Block 156).

Nachdem der Wert von PWD, welcher die neueste gültige, vom Benutzer gewählte Leistungseinstellung repräsentiert, der Variablen PLVL zugeordnet worden ist, geht das System zu der Geschwindigkeitsberechnungsroutine (Fig. 10), um festzustellen, ob Einstellungen an dem Leistungswert, der der Heizeinheit zuzuführen ist, erforderlich sind.

Geschwindigkeitsberechnungsroutine - Fig. 10

Die Funktion dieser Routine ist es, die Änderungsgeschwindigkeit der Glaskeramiktemperatur zu bestimmen. Die Geschwindigkeitsberechnung wird alle zwei Sekunden wiederholt, um für ein schnelles Ansprechen der Steuerung zu sorgen. Die Änderungsgeschwindigkeit wird jedoch berechnet, indem die Differenz zwischen den Glaskeramiktemperaturmeßwerten gemessen wird, welche um acht Sekunden getrennt sind. Diese Trennung von acht Sekunden ergibt eine genauere Geschwindigkeitsbestimmung. Diese Zeitintervalle ergeben bei der beschriebenen Ausführungsform zufriedenstellende Ergebnisse.

Gemäß dem Flußdiagramm in Fig. 10 wird die Glaskeramiktemperatureingabe aus dem A/D-Wandler eingelesen (Block 160) und als Variable gespeichert, welche mit GLSTMP bezeichnet ist. Ein 2-Sekunden-Zeitgeber SLPCLK wird inkrementiert (Block 162). In Intervallen von zwei Sekunden (Abfrage 164) wird der Zeitgeber rückgesetzt (Block 166).

Gemäß einem Block 168 wird, wenn die Änderungsgeschwindigkeit aktualisiert werden soll, der gegenwärtige Wert von GLSTMP als GLSTMP0 gespeichert, die vorherige Ablesung wird als GLSTMP1 gespeichert, das vorherige GLSTMP1 wird als GLSTMP2 gespeichert, das vorherige GLSTMP2 wird als GLSTMP3 gespeichert, und das vorherige GLSTMP3 wird als GLSTMP4 gespeichert. Durch derartiges Speichern von Temperaturmessungen alle zwei Sekunden beträgt die Zeitspanne zwischen der neusten Temperaturmessung GLSTMP0 und der ältesten gespeicherten Temperaturmessung GLSTMP4 ungefährt acht Sekunden.

Die Temperaturänderungsgeschwindigkeit TMPSLP wird als Differenz zwischen der neuesten Messung und der ältesten gespeicherten Messung berechnet (Block 170). Diese Differenz ist mit einem Proportionalitätsfaktor von 1/8 zu der Änderungsgeschwindigkeit proportional. Nach dem Einlesen der Temperaturdaten und dem geeigneten Aktualisieren der Änderungsgeschwindigkeitsberechnung verzweigt das Programm (Block 172) zu der Geschwindigkeitssteuerroutine (Fig. 11).

Geschwindigkeitssteuerroutine - Fig. 11

Die Geschwindigkeitssteuerroutine erfüllt die Funktion des Überwachens der Glaskeramiktemperatur und der Änderungsgeschwindigkeit der Glaskeramiktemperatur,um anomale Belastungszustände auf dem Kochfeld zu erkennen.

Die Glaskeramiktemperaturvariable GLSTMP wird mit vorbestimmten Referenztemperaturen verglichen, und die gemessene Änderungsgeschwindigkeitsvariable TMPSLP wird mit vorbestimmten Referenzgeschwindigkeiten verglichen, um festzustellen, ob ein anomaler Belastungszustand vorhanden ist. Wenn ein anomaler Belastungszustand erkannt wird, wird PLVL als Funktion der Glaskeramiktemperatur, der gemessenen Referenzgeschwindigkeit und der vom Benutzer gewählten Leistungseinstellung reduziert, um das Glaskeramikkochfeld vor Überhitzung zu schützen.

Die vorbestimmten Referenzgeschwindigkeiten BDRYSLP, WPALSLP und NOLDSLP repräsentieren die oben beschriebenen Trockenkochen-, Pfannenverzug- bzw. Unbelastet-Zustände. Die Werte, die diesen Referenzgeschwindigkeiten in der beschriebenen Ausführungsform zugeordnet sind, sind 1,3°C/s, 0,8°C/s bzw. 0,4°C/s.

Gemäß dem Flußdiagramm in Fig. 11 wird die abgefühlte Glaskeramiktemperatur GLSTMP zuerst mit einer vorbestimmten Referenztemperatur verglichen, welche mit MIN5TMP bezeichnet ist (Abfrage 174). MIN5TMP ist die Maximalgeschwindigkeitssteuerreferenztemperatur, die in der dargestellten Ausführungsform auf 480°C eingestellt ist. Wenn die Temperatur größer als 480°C ist, wird die Temperaturänderungsgeschwindigkeit mit der Referenzänderungsgeschwindigkeit verglichen, welche dem Trockenkochzustand BDRYSLP entspricht (Abfrage 176). Wenn die gemessene Änderungsgeschwindigkeit größer als die Referenzgeschwindigkeit BDRYSLP ist, wird PLVL um 3 Leistungswerte reduziert (Block 178), und das Programm verzweigt (Block 180) zu der Stationäre-Steuerung-Routine (Fig. 12A). Wenn die Antwort auf die Abfrage 176 Nein lautet, wird die gemessene Änderungsgeschwindigkeit mit einer zweiten Referenzänderungsgeschwindigkeit WPALSLP verglichen, die der Pfannenverzug-Referenzgeschwindigkeit entspricht (Abfrage 182). Wenn die gemessene Geschwindigkeit diese Referenzgeschwindigkeit übersteigt, wird PLVL um 2 Leistungswerte reduziert (Block 184), und das Programm geht zu der Stationäre-Steuerung-Routine. Wenn die gemessene Änderungsgeschwindigkeit nicht größer als die Pfannenverzug-Referenzgeschwindigkeit ist, wird die gemessene Änderungsgeschwindigkeit mit der Referenzänderungsgeschwindigkeit verglichen, welche dem Unbelastet-Zustand NOLDSLP entspricht (Abfrage 186). Wenn die gemessene Geschwindigkeit diese Unbelastet- Referenzgeschwindigkeit übersteigt, wird PLVL um 1 Leistungswert reduziert (Block 188), und das Programm verzweigt zu der Stationäre-Steuerung-Routine. Wenn die Geschwindigkeit die Unbelastet-Referenzgeschwindigkeit nicht übersteigt, wird an PLVL keine Änderung vorgenommen,und das Programm verzweigt zu der Stationäre-Steuerung-Routine.

Zurück zur Abfrage 174, wenn die Glaskeramikkochfeldtemperatur nicht größer als die Maximalreferenztemperatur von 480°C ist, wird die Glaskeramiktemperatur mit einer Zwischenreferenztemperatur MIN4TMP verglichen (Abfrage 192), welche in der dargestellten Ausführungsform auf 440°C eingestellt ist. Wenn die Temperatur oberhalb dieser Referenztemperatur ist, wird die gemessene Temperaturänderungsgeschwindigkeit wieder mit der Maximalreferenzgeschwindigkeit verglichen, welche einem Trockenkochzustand entspricht (Abfrage 176). Wenn die gemessene Geschwindigkeit die Referenzgeschwindigkeit übersteigt, wird jedoch diesmal PLVL um 2 reduziert (Block 196), und das Programm verzweigt zu der Stationäre-Steuerung-Routine. Wenn die gemessene Referenzgeschwindigkeit nicht größer als die Trockenkochenreferenzgeschwindigkeit ist, wird die gemessene Geschwindigkeit mit der Pfannenverzug- Referenzgeschwindigkeit verglichen (Abfrage 198). Wenn die Geschwindigkeit die Pfannenverzug-Referenzgeschwindigkeit übersteigt, wird PLVL um 1 reduziert (Block 200), und das Programm verzweigt zu der Stationäre-Steuerung-Routine. Wenn die gemessene Änderungsgeschwindigkeit nicht größer als die Pfannenverzug-Änderungsgeschwindigkeit ist, wird keine weitere Einstellung an PLVL vorgenommen, und das Programm verzweigt zu der Stationäre-Steuerung-Routine.

Wenn die Glaskeramiktemperatur nicht größer als die Zwischenreferenzgeschwindigkeit ist, wird die Temperatur mit einer Mindestreferenzgeschwindigkeit MIN3TMP verglichen (Abfrage 202). In der dargestellten Ausführungsform ist MIN3TMP auf 400°C eingestellt. Wenn die Temperatur niedriger als die Zwischenreferenztemperatur, aber höher als diese Mindestreferenztemperatur ist, wird die gemessene Temperaturänderungsgeschwindigkeit nur mit der maximalen Referenzänderungsgeschwindigkeit verglichen (Abfrage 202). Wenn die gemessene Geschwindigkeit die Referenzgeschwindigkeit übersteigt, wird PLVL um 1 reduziert (Block 206), und das Programm geht zu der Stationäre- Steuerung-Routine. Wenn die Referenztemperatur niedriger als die Mindestreferenztemperatur ist oder wenn die gemessene Geschwindigkeit niedriger als die Maximalreferenzgeschwindigkeit ist, wird keine Einstellung in dieser Routine an PLVL vorgenommen, und das Programm verzweigt zu der Stationäre-Steuerung-Routine.

Stationäre-Steuerung-Routine - Fig. 12A und 12B

Die Stationäre-Steuerung-Routine weist zwei Teile auf. Die Funktion des ersten Teils ist es, den Anstieg der Temperatur zu begrenzen, indem die abgefühlte Glaskeramiktemperatur mit fünf aufeinanderfolgend höheren vorbestimmten Referenztemperaturen verglichen und der Leistungswert, der der Heizeinheit zugeführt wird, um einen Wert für jede Referenztemperatur, die überschritten wird, reduziert wird. Die Funktion des zweiten Teils ist es, einen Ruhearbeitspunkt für die Heizeinheit festzulegen, bei dem die Glaskeramiktemperatur innerhalb eines vorbestimmten Maximaltemperaturbereiches gehalten wird, während die Heizeinheit auf dem höchsten Leistungswert arbeitet, der nicht größer als der gewählte Wert ist, welcher sich mit dieser Temperaturbereichsbegrenzung verträgt, und zwar immer dann, wenn die thermische Belastung der Glaskeramik so ist, daß die Glaskeramiktemperatur übermäßig höher getrieben würde, wenn die Einheit auf der durch den Benutzer gewählten Leistungseinstellung betrieben wird. Bei der dargestellten Ausführungsform reicht dieser maximale akzeptable Temperaturbereich von 520°C bis 540°C.

Zuerst wird auf Fig. 12A Bezug genommen. In dem ersten Teil dieser Routine vergleichen Abfragen 210-218 die gemessene Glaskeramiktemperatur mit Referenztemperaturen von 640°C, 620°C, 600°C, 580°C bzw. 560°C. Wenn die gemessene Temperatur die Referenztemperatur übersteigt, wird PLVL um 5, 4, 3, 2 bzw. 1 Werte in Blöcken 222-230 reduziert. Eine Abfrage 230 und ein Block 232 gewährleisten gemeinsam, daß PLVL nicht unter 0 verringert wird. Das Steuerprogramm geht dann weiter zu dem zweiten Teil der Stationäre-Steuerung- Routine, der in Fig. 12B dargestellt ist.

In dem zweiten Teil dieser Routine wird, wenn die Temperatur über 540°C ist, die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur periodisch bestimmt und mit einer negativen Referenzänderungsgeschwindigkeit verglichen, um festzustellen, ob d 15282 00070 552 001000280000000200012000285911517100040 0002003744372 00004 15163ie Temperatur mit einer ausreichenden Geschwindigkeit abnimmt, um sie innerhalb einer akzeptablen Zeitspanne in akzeptable Grenzen zu bringen. Wenn die gemessene Änderungsgeschwindigkeit negativer als die Referenzgeschwindigkeit ist, was bedeutet, daß die Temperatur tatsächlich mit einer zufriedenstellenden Geschwindigkeit abnimmt, ist keine weitere Verringerung der Leistungseinstellung erforderlich. Wenn die Geschwindigkeit weniger negativ ist, was bedeutet, daß die Temperatur nicht mit zufriedenstellender Geschwindigkeit abnimmt, wird der Leistungswert um einen zusätzlichen Wert reduziert.

Nachdem die Temperatur niedriger als 540°C ist, wird, um den Leistungswert, der der Heizeinheit zugeführt wird, so hoch wie möglich zu halten geprüft, ob die Temperatur innerhalb des Bereiches von 520-540°C ist. Wenn die Temperatur niedriger als 520°C ist, wird der Leistungswert um einen Leistungswert erhöht. Wenn die Temperatur über 520°C, aber unter 540°C ist, wird die Änderungsgeschwindigkeit mit einer positiven Änderungsgeschwindigkeit verglichen, um festzustellen, ob die Temperatur zunimmt. Wenn die Temperatur mit einer Geschwindigkeit zunimmt, die größer als die Referenzgeschwindigkeit ist, wird an dem Leistungswert keine Änderung vorgenommen. Wenn nicht, wird der Leistungswert um einen Leistungswert erhöht. Durch diese Anordnung wird ein Ruhepunkt erreicht, bei dem die Heizeinheit auf dem maximalen Leistungswert betrieben wird, der niedriger als der vom Benutzer gewählte Leistungswert ist und gestattet, die Glaskeramiktemperatur innerhalb des Bereiches von 520-540°C zu halten.

Bei dem Ausführen der Änderungsgeschwindigkeitsvergleiche in dieser Routine wird das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Vergleichen durch einen Takt festgelegt, der mit TMPCLK bezeichnet ist. Dieser Takt wird mit einer Geschwindigkeit erhöht, wenn die Temperatur der Glaskeramik über 500°C ist, und mit einer zweiten, schnelleren Geschwindigkeit, wenn die Temperatur unter 500°C ist. Auf diese Weise werden, wenn die Temperatur unter 500°C ist, die Justierungen der Leistungseinstellungen häufiger gemacht, um die Heizeinheit schnell zurück auf den maximal zulässigen Leistungswert zu bringen.

Es wird nun auf das Flußdiagramm in Fig. 12B Bezug genommen. Eine Abfrage 234 vergleicht die Glaskeramiktemperatur mit dem Referenzwert von 500°C, um festzustellen, mit welcher Geschwindigkeit der Zeitgeber TMPCLK zu inkrementieren ist. Wenn die Temperatur niedriger als 500°C ist, wird TMPCLK um 2 inkrementiert (Block 236). Wenn sie nicht niedriger als 500°C ist, wird TMPCLK um 1 inkrementiert (Block 238). Die gewünschten Intervalle in der dargestellten Ausführungsform werden auf 6 Sekunden eingestellt, wenn die Temperatur größer als 500°C ist, und auf 3 Sekunden, wenn die Temperatur niedriger als 500°C ist. Eine Abfrage 240 stellt fest, wann der Zeitgeber TMPCLK die Zeitsperre erreicht, indem sie TMPCLK mit einer Variablen SSTIME vergleicht, welche das maximale Zeitintervall darstellt.

Wenn der Zeitgeber TMPCLK die Zeitsperre erreicht, wird er rückgesetzt (Block 242), und die Glaskeramiktemperatur wird mit der Referenztemperatur von 540°C verglichen (Abfrage 244). Wenn die Temperatur größer als 540°C ist, wird die Temperaturänderungsgeschwindigkeit mit der negativen Referenzgeschwindigkeit verglichen, die mit NEGSLP bezeichnet ist (Abfrage 246). Wenn die gemessene Steigung weniger negativ als die der Referenzgeschwindigkeit ist, was bedeutet, daß die Glaskeramik nicht schnell genug abkühlt, wird eine Justierung an der Variablen RPL vorgenommen.

RPL repräsentiert die kumulative Änderung oder Justierung des Leistungswerts, die durch diesen Teil der Stationäre- Steuerung-Routine verlangt wird. RPL wird später von der Variablen PLVL subtrahiert, die den Leistungswert darstellt, der der Heizeinheit zugeführt wird. Um somit den Leistungswert, der der Heizeinheit zugeführt wird, um 1 zu verringern, wird RPL um 1 erhöht. Ebenso wird, um den Leistungswert um 1 zu erhöhen, RPL um 1 verringert. RPL wird niemals gestattet, größer als 9 zu sein, weil ein Leistungswert PLVL, der kleiner als 0 ist, undefiniert ist.

Es wird nun wieder auf die Abfrage 248 Bezug genommen. Wenn die gemessene Geschwindigkeit weniger negativ als die Referenzgeschwindigkeit ist, ist PLVL zu reduzieren. Die Abfrage 248 stellt fest, ob RPL größer als 9 ist. Wenn dem so ist, wird es gleich 9 gesetzt. Wenn nicht, wird es um 1 erhöht (Blöcke 250 bzw. 252). PLVL wird dann um den Wert von RPL in einem Block 254 reduziert. Eine Abfrage 256 stellt fest, ob PLVL niedriger als 0 ist. Wenn dem so ist, wird es gleich 0 gesetzt. Dann verzweigt das Programm (Block 258) zu der PSET-Routine nach Fig. 13.

Zurück zu der Abfrage 244, wenn die Glaskeramiktemperatur nicht größer als 540°C ist, stellt eine Abfrage 262 fest, ob die Temperatur größer als 520°C ist. Wenn nicht, ist es erwünscht, den Leistungswert, der der Heizeinheit zugeführt wird, zu erhöhen. Eine Abfrage 264 stellt fest, ob RPL kleiner als oder gleich 0 ist. Wenn dem so ist, wird es gleich 0 gesetzt (Block 266). Wenn nicht, wird RPL um 1 reduziert (Block 268), und PLVL wird gleich PLVL minus RPL gesetzt (Block 254). Wenn die Temperatur der Glaskeramik kleiner als 520°C ist, wird somit der Leistungswert, der der Heizeinheit zugeführt wird, um 1 nach oben verändert, um so den zugeführten Leistungswert wieder auf den Leistungswert zu bringen, welcher der durch den Benutzer gewählten Leistungseinstellung entspricht. Wenn die Temperatur größer als 520°C ist, vergleicht eine Abfrage 270 die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur mit einer vorbestimmten Referenzänderungsgeschwindigkeit POSSLP, die in der dargestellten Ausführungsform eine positive Änderungsgeschwindigkeit von 0,1°C pro Sekunde darstellt. Wenn die Abfrage 270 ergibt, daß die Geschwindigkeit zunimmt, was bedeutet, daß sich die Temperatur von 520°C zu 540°C bewegt, wird keine Einstellung an RPL vorgenommen, und das Programm geht zu dem Block 254. Wenn die Temperatur nicht mit einer Geschwindigkeit zunimmt, die größer als die Referenzgeschwindigkeit ist, geht das Programm zu der Abfrage 264, wo die geeignete Einstellung zum Reduzieren von RPL über die Anfrage 264 und den Block 266 oder 268 gemacht wird. Das Programm geht danach zu dem Block 254, wie es oben beschrieben worden ist.

PSET-Routine - Fig. 13

Nachdem der geeignete Leistungswert festgelegt worden ist, der der Heizeinheit zuzuführen ist, verbleibt noch, die Triactriggerentscheidung für den nächsten auftretenden Leistungssignalzyklus zu treffen. Diese Entscheidung wird für jede der vier Heizeinheiten während jedes Durchlaufs durch das Steuerprogramm getroffen. In dieser Routine wird von der Information aus jeder der RAM-Dateien der vier Heizeinheiten bei jedem Durchlauf durch die Routine Gebrauch gemacht. Es sei daran erinnert, daß die Leistungsimpulsfolgefrequenz für jeden Leistungswert durch das Bitmuster eines 64-Bit-Wortes definiert wird, wobei das logische 1-Bit einen Ein-Zyklus und logisch Null einen Aus- Zyklus repräsentiert. Die Bits des Wortes, das den Leistungswert darstellt, der der Heizeinheit zuzuführen ist, werden sequentiell getestet, wobei ein Bit bei jedem Durchlauf durch diese Routine getestet wird. Der Zustand dieses getesteten Bits legt fest, ob der Triac für die entsprechende Heizeinheit in dem nächsten Leistungssignalzyklus getriggert wird oder nicht.

Diese Routine erfüllt die Tabellensuchfunktion, um das geeignete Steuerwort zu finden, und prüft dann den Zustand des geeigneten Bits in diesem Wort für jede der vier Heizeinheiten. Die Triactriggerinformation wird dann in einem 4-Bit-Wort gespeichert, das mit TMPON bezeichnet ist und in der Leistung-Aus-Routine benutzt wird (Fig. 14), um die geeigneten Triactriggersignale zu erzeugen.

Die Variable TBLAD repräsentiert die Adresse des Startplatzes in dem RAM für die Suchtabelle, welche die 64-Bit- Steuerwörter enthält. Die Adresse und das zugeordnete Bitmuster in Hexadezimaldarstellung sind in Tabelle I gezeigt, die weiter oben angegeben ist. Jede der 16 Stellen, die in dem Code für jedes Steuerwort angegeben sind, ist die Hexadezimaldarstellung von 4 binären Bits.

Die mit BITAD bezeichnete Variable stellt den Platz innerhalb des 64-Bit-Steuerworts des zu testenden Bits dar, wobei 0 und 63 dem Ort des höchst- bzw. des niedrigstwertigen Bits entsprechen.

Eine Indiziervariable n wird benutzt, um die Tabellensuchschleife viermal während jeden Durchlaufs durch die Routine zu iterieren, einmal für jede Heizeinheit. Die Variable PWDAD ist die Adresse des Steuerwortes, das den Leistungswert darstellt, der der n-ten Heizeinheit zuzuführen ist. Gemäß Tabelle I wird die Adresse für irgendein besonderes Leistungswort gewonnen, indem der Wert von PLVL für seinen zugeordneten Leistungswert, der eine Zahl 0 bis 9 ist, mit dem Faktor 8 multipliziert und das zu TBLAD addiert wird.

Gemäß Fig. 13 wird nach dem Eintritt in diese Routine das Steuerwort TMPON gelöscht (Block 272) und ein Ringzähler, der von 0 bis 63 zählt, wird inkrementiert. Eine Abfrage 276 stellt fest, ob der Zählerstand des Zählers größer als sein maximaler Zählerstand von 63 ist. Wenn dem so ist, wird er auf 0 rückgesetzt (Block 278). Danach wird BITAD gleich dem Zählerstand des Ringzählers gesetzt, wodurch der Ort in dem Steuerwort für das zu testende Bit für jede Heizeinheit definiert wird (Block 280). Derselbe Bitplatz wird für jede der Heizeinheiten getestet.

Die Variable n wird in einem Block 282 auf null initiallisiert. PWDAD für den Leistungswert, der der n-ten Heizeinheit zuzuführen ist, wird in einem Block 284 bestimmt. Der Zustand des Bitplatzes, der durch die Variable BITAD in dem Steuerwort definiert wird, das sich an der Adresse PWDAD befindet, wird dann getestet (Abfrage 286). Wenn das getestete Bit eine logische 1 ist, wird das n-te Bit des Steuerworts TMPON gesetzt (Block 288). Anderenfalls wird das n-te Bit von TMPON auf 0 bleiben. Nachdem der Index n inkrementiert worden ist (Block 290), wird der Wert von n geprüft (Abfrage 292). Wenn er größer als 3 ist, was bedeutet, daß die Schleife, die die Blöcke 284, 288 und 290 sowie die Abfrage 284 und 286 umfaßt, viermal iteriert worden ist, wird n rückgesetzt (Block 294), und das Programm geht zu der Leistung-Aus-Routine (Fig. 14). Wenn n nicht größer als 3 ist, kehrt das Programm zu dem Block 284 zurück, um das Bit für das Leistungswort für die nächste Heizeinheit zu testen. Nachdem der geeignete Zustand für sämtliche vier Bits der Variablen TMPON ermittelt worden ist, verzweigt das Programm (Block 296) zu der Leistung-Aus-Routine (Fig. 14).

Leistung-Aus-Routine - Fig. 14

Die Funktion dieser Routine ist es, die Triacs 24 (a)-24 (d) zu triggern, um die Triactriggerentscheidung für den nächsten Leistungszyklus für jede der vier Heizeinheiten zu realisieren. Das Triggern der Triacs ist mit den positivgehenden Nulldurchgängen des Leistungssignals synchronisiert.

Gemäß der Routine nach Fig. 14 werden beim Eintritt in diese Routine die Ausgangsspeicherglieder P 500- P 503, die die Triacs steuern, rückgesetzt (Block 302). Danach liest das Programm die Eingabe aus dem Eingangsanschluß P 8 I 0 ein, die den Zustand des Nulldurchgangsdetektors darstellt (Block 304), und eine Abfrage 306 prüft den Zustand dieser Eingabe, bis sie auf eine logische 1 umschaltet, was das Auftreten eines positivgehenden Nulldurchgangs des Leistungssignals bedeutet. Wenn P 8 I 0 gleich 1 ist, geht das Programm zu einer Abfrage 308, um sequentiell die vier Bits des Leistungsworts TMPON zu prüfen und von den Ausgangsspeichergliedern P 500- P 503 das geeignete zu setzen. Die Indexvariable n wird wieder benutzt, um die Bits 0 bis 3 sequentiell zu prüfen. Es sei daran erinnert, daß vor dem Verzweigen aus der PSET-Routine die Variable n auf 0 rückgesetzt wird. Die Abfrage 308 testet das n-te Bit, ob es eine 1 ist. Wenn es eine 1 ist, wird der Ausgang P 50 (n) gesetzt (Block 310), n wird inkrementiert (Block 312), und eine Abfrage 314 prüft, ob n größer als 3 ist. Wenn n kleiner als 3 ist, kehrt das Programm zu der Abfrage 308 zurück, um das nächste Bit zu prüfen und den entsprechenden Ausgangsanschluß zu setzen. Diejenigen der Ausgangsspeicherglieder P 500- P 503, welche Bits in der Variablen TMPON zugeordnet sind, die in dem logischen 1- Zustand sind, werden gesetzt. Diejenigen der Ausgangsspeicherglieder, welche Nullbits in TMPON zugeordnet sind, werden nicht gesetzt. In letzterem Fall bleiben diese Speicherglieder im dem Rücksetzzustand, da jedes Speicherglied beim Eintritt in diese Routine rückgesetzt wird.

Auf diese Weise wird jedes Bit des Steuerworts TMPON bei jedem Durchlauf durch die Leistung-Aus-Routine getestet. Auf diese Weise wird eine Entscheidung, jeden Triac zu triggern oder nicht zu triggern, während jedes Durchlaufs durch das Steuerprogramm getroffen. Nachdem die Schleife, welche die Abfragen 306 und 312 sowie die Blöcke 308 und 310 umfaßt, viermal iteriert worden ist, einmal für jede Heizeinheit, ist die Leistungssteuerentscheidung für den nächsten Leistungszyklus realisiert worden und das Programm kehrt zu der Abtastroutine zurück, um das Programm für die nächste Heizeinheit auszuführen.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Änderungsmöglichkeiten gegeben. Beispielsweise werden bei der dargestellten Ausführungsform Infrarotheizeinheiten benutzt. Die Erfindung könnte aber auch bei herkömmlichen Kochfeldern benutzt werden, bei denen mit Wärmeleitung gearbeitet wird.

Claims (21)

1. Leistungssteueranordnung für ein Haushaltskochfeld, das
eine Glaskeramikkochfläche (12) zum Aufnehmen von zu erhitzenden Belastungen hat, wenigstens eine Strahlungsheizeinheit (14), die unter der Glaskeramikkochfläche (12) angeordnet ist, um darauf stehende Belastungen zu erhitzen, und eine vom Benutzer betätigbare Eingabewähleinrichtung (28), die dem Benutzer ermöglicht, eine von mehreren Leistungseinstellungen für die Heizeinheit (14) zu wählen, gekennzeichnet durch:
eine Temperaturabfühleinrichtung (30) zum Abfühlen der Temperatur der Glaskeramikkochfläche (12) nahe der Heizeinheit (14); und
eine Leistungssteuereinrichtung (26), die auf die Eingabewähleinrichtung (28) und die
Temperaturabfühleinrichtungen (30) anspricht und die Heizeinheit (14) mit einem stationären Leistungswert betreibt, der der durch den Benutzer gewählten Leistungseinstellung entspricht;
wobei die Leistungssteuereinrichtung (26) eine Einrichtung (40) aufweist zum Bestimmen der Änderungsgeschwindigkeit der abgefühlten Glaskeramiktemperatur sowie eine
Einrichtung (40) zum Überwachen der Glaskeramiktemperatur und der Temperaturänderungsgeschwindigkeit, um einen anomalen thermischen Belastungszustand auf der Glaskeramikkochfläche (12) zu erkennen; und
wobei die Leistungssteuereinrichtung auf das Erkennen eines anomalen Belastungszustands hin die Heizeinheit (14) auf einem Leistungswert betreibt, der niedriger als der stationäre Leistungswert ist, welcher der durch den Benutzer gewählten Leistungseinstellung zugeordnet ist,
wobei der niedrigere Wert als eine Funktion der abgefühlten Glaskeramiktemperatur, der
Temperaturänderungsgeschwindigkeit und der vom Benutzer gewählten Leistungseinstellung bestimmt wird, um die
Temperatur der Glaskeramikkochfläche (12) so zu begrenzen, daß eine Beschädigung durch übermäßige Temperaturen, welche aus anomalen thermischen Belastungszuständen auf der Kochfläche (12) resultieren, vermieden wird.

2. Leistungssteueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (40) zum Überwachen der Glaskeramiktemperatur und der
Temperaturänderungsgeschwindigkeit, um einen anomalen Belastungszustand zu erkennen, eine Einrichtung aufweisen zum Vergleichen der abgefühlten Glaskeramiktemperatur mit einer vorbestimmten Schwellenreferenztemperatur und eine Einrichtung zum Vergleichen der gemessenen
Temperaturänderungsgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Referenzänderungsgeschwindigkeit, welche einen anomalen Belastungszustand auf der Glaskeramikkochfläche (12) für die Heizeinheit (14) darstellt, wobei die
Überwachungseinrichtung einen anomalen Belastungszustand erkennt, wenn die abgefühlte Temperatur die Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Temperaturänderungsgeschwindigkeit die Referenzänderungsgeschwindigkeit übersteigt.

3. Leistungssteueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (40) zum Überwachen der Glaskeramiktemperatur und der Änderungsgeschwindigkeit, um einen anomalen Belastungszustand zu erkennen, eine Einrichtung umfassen zum Vergleichen der abgefühlten Temperatur mit einer ersten Schwellenreferenztemperatur, einer zweiten Schwellenreferenztemperatur, die höher als die erste Referenztemperatur ist, und einer dritten Referenztemperatur, die höher als die zweite Referenztemperatur ist, sowie eine Einrichtung zum Vergleichen der gemessenen Temperaturänderungsgeschwindigkeit mit einer ersten Referenzänderungsgeschwindigkeit, welche einen ersten anomalen Belastungszustand repräsentiert, einer zweiten Referenzänderungsgeschwindigkeit, die niedriger als die erste Änderungsgeschwindigkeit ist und einen zweiten anomalen Belastungszustand repräsentiert, und einer dritten Referenzänderungsgeschwindigkeit, die niedriger als die zweite Änderungsgeschwindigkeit ist und einen dritten anomalen Belastungszustand repräsentiert, wobei die Überwachungseinrichtung (40) einen anomalen Belastungszustand erkennt, wenn die abgefühlte Temperatur größer als die erste Referenztemperatur ist und die gemessene Änderungsgeschwindigkeit die erste Referenzänderungsgeschwindigkeit übersteigt oder wenn die gemessene Glaskeramiktemperatur die zweite Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Änderungsgeschwindigkeit entweder die erste Referenzänderungsgeschwindigkeit oder die zweite Referenzänderungsgeschwindigkeit übersteigt oder die abgefühlte Küchengerättemperatur die dritte Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Änderungsgeschwindigkeit die erste Referenzgeschwindigkeit, die zweite Referenzgeschwindigkeit oder die dritte Referenzgeschwindigkeit übersteigt.

4. Leistungssteueranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungssteuereinrichtung (26) den der Heizeinheit (14) zugeführten Leistungswert um ein erstes Ausmaß reduziert, wenn die abgefühlte Temperatur die erste Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Änderungsgeschwindigkeit die erste Referenzänderungsgeschwindigkeit übersteigt oder wenn die abgefühlte Temperatur die zweite Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Änderungsgeschwindigkeit die zweite Referenzgeschwindigkeit übersteigt oder wenn die abgefühlte Temperatur die dritte Referenztemperatur und die gemessene Änderungsgeschwindigkeit die dritte Referenzänderungsgeschwindigkeit übersteigt, und den Leistungswert um ein zweites Ausmaß reduziert, das größer als das erste Ausmaß ist, wenn die abgefühlte Temperatur die zweite Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Geschwindigkeit die erste Referenzgeschwindigkeit übersteigt oder wenn die gemessene Temperatur die dritte Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Geschwindigkeit die zweite Referenzgeschwindigkeit übersteigt, und den Leistungswert, der der Heizeinheit (14) zugeführt wird, um ein drittes Ausmaß reduziert, das größer als das zweite Ausmaß ist, wenn die abgefühlte Temperatur die dritte Referenztemperatur übersteigt und die Referenzgeschwindigkeit die erste Referenzgeschwindigkeit übersteigt.

5. Leistungssteueranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste anomale Belastungszustand einem Trockenkochzustand entspricht, daß der zweite anomale Belastungszustand einem Pfannenverzugzustand entspricht und daß der dritte anomale Belastungszustand einem unbelasteten Zustand entspricht.

6. Leistungssteueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (40) zum Überwachen der abgefühlten Temperatur und der Änderungsgeschwindigkeit der abgefühlten Temperatur, um einen anomalen Belastungszustand zu erkennen, eine Einrichtung umfassen zum Vergleichen der abgefühlten Glaskeramiktemperatur mit einer ersten vorbestimmten Referenztemperatur, die einen anomal hohen Temperaturzustand darstellt, und eine Einrichtung zum Vergleichen der Änderungsgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten negativen Referenzänderungsgeschwindigkeit, wobei der anomale Belastungszustand erkannt wird, wenn die abgefühlte Temperatur die Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Änderungsgeschwindigkeit weniger negativ als die Referenzänderungsgeschwindigkeit ist, wodurch die Leistungssteuereinrichtung (26) die Heizeinheit (14) auf aufeinanderfolgend niedrigeren Leistungswerten betreibt, bis der anomale Betriebszustand korrigiert ist, was sich durch eine Glaskeramiktemperatur zeigt, die niedriger als die Referenztemperatur ist, oder durch eine gemessene Änderungsgeschwindigkeit der Glaskeramiktemperatur, die negativer als die Referenzgeschwindigkeit ist.

7. Leistungssteueranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungssteuereinrichtung (26) weiter im Anschluß an die Reduzierung des Leistungswerts, der der Heizeinheit (14) zugeführt wird, auf einen Wert, der niedriger als der stationäre Wert ist, auf das Erkennen eines anomalen Belastungszustands hin, nachdem ein solcher Zustand nicht länger erkannt wird, allmählich den Leistungswert, der der Heizeinheit (14) zugeführt wird, erhöht, bis der zugeführte Leistungswert wieder gleich dem stationären Leistungswert ist oder bis erneut ein anomaler Belastungszustand erkannt wird.

8. Leistungssteueranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (40) zum Messen der Temperaturänderungsgeschwindigkeit eine Zeitsteuereinrichtung aufweist zum Festlegen des Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden Änderungsgeschwindigkeitsmessungen, wobei die Zeitsteuereinrichtung ein erstes Zeitintervall festlegt, wenn die gemessene Glaskeramiktemperatur über einer zweiten vorbestimmten Referenztemperatur ist, die niedriger als die erste Referenztemperatur ist, welche die maximale gewünschte stationäre Temperatur für die Glaskeramikkochfläche (12) darstellt, und ein zweites Zeitintervall, das kürzer als das erste Zeitintervall ist, wenn die abgefühlte Temperatur niedriger als die zweite Referenztemperatur ist.

9. Leistungssteueranordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (40) zum Vergleichen der abgefühlten Glaskeramiktemperatur mit einer dritten Referenztemperatur, die höher als die zweite Referenztemperatur ist, wobei die Leistungssteuereinrichtung (26) den Leistungswert, der der Heizeinheit (14) zugeführt wird, strikt als eine Funktion der abgefühlten Glaskeramiktemperatur weiter verringert, wenn die abgefühlte Glaskeramiktemperatur die dritte Referenztemperatur übersteigt, um für ein schnelles Ansprechen auf übermäßige Glaskeramiktemperaturen zu sorgen.

10. Leistungssteueranordnung für ein Haushaltskochfeld, das eine Glaskeramikkochfläche (12) zum Aufnahmen von zu erhitzenden Belastungen hat und wenigstens eine Strahlungsheizeinheit (14), die unter der Glaskeramikkochfläche (12) angeordnet ist, um darauf stehende Belastungen zu erhitzen, gekennzeichnet durch:
eine durch den Benutzer betätigbare Eingabewähleinrichtung (28), die dem Benutzer ermöglicht, eine von mehreren Leistungseinstellungen für die Heizeinheit (14) zu wählen;
eine Temperaturabfühleinrichtung (30) zum Abfühlen der Temperatur der Glaskeramikkochfläche (12) in der Nähe der Heizeinheit (14); und
eine Leistungssteuereinrichtung (26), die auf die Eingabewähleinrichtung (28) und die Temperaturabfühleinrichtung (30) anspricht und die Heizeinheit (14) auf einem stationären Leistungswert betreibt, der der durch den Benutzer gewählten Leistungseinstellung entspricht;
wobei die Leistungssteuereinrichtung (26) eine Einrichtung (40) aufweist zum Vergleichen der abgefühlten Glaskeramiktemperatur mit einer ersten vorbestimmten Referenztemperatur und eine Einrichtung (40) zum Messen der Änderungsgeschwindigkeit der abgefühlten Glaskeramiktemperatur;
eine Einrichtung zum Vergleichen der Änderungsgeschwindigkeit der abgefühlten Glaskeramiktemperatur mit einer positiven Referenzänderungsgeschwindigkeit, die einen anomalen Belastungszustand auf der Glaskeramikkochfläche (12) darstellt, eine Einrichtung zum Vergleichen der gemessenen Glaskeramiktemperatur mit einer zweiten Referenztemperatur die höher als die erste Referenztemperatur ist und eine unerwünscht hohe Glaskeramiktemperatur darstellt, und eine Einrichtung zum Vergleichen der gemessenen Änderungsgeschwindigkeit mit einer negativen Referenzänderungsgeschwindigkeit, wenn die abgefühlte Temperatur den zweiten Referenzwert übersteigt;
wobei die Leistungssteuereinrichtung (26) die Heizeinheit (14) auf einem Leistungswert betreibt, der niederiger als der stationäre Leistungswert ist, welcher der durch den Benutzer gewählten Leistungseinstellung zugeordnet ist, wenn die abgefühlte Temperatur größer als die erste Referenztemperatur ist und die gemessene Geschwindigkeit die positive Referenzänderungsgeschwindigkeit übersteigt oder wenn die abgefühlte Temperatur größer als die zweite Referenztemperatur und die gemessene Geschwindigkeit weniger negativ als die negative Referenzänderungsgeschwindigkeit ist, wobei der niedrigere Leistungswert als eine Funktion der abgefühlten Glaskeramiktemperatur, der gemessenen Änderungsgeschwindigkeit und der vom Benutzer gewählten Leistungseinstellung bestimmt wird;
wodurch, wenn sich die Glaskeramik erhitzt, die Leistung gesenkt wird, wenn die Temperaturänderungsgeschwindigkeit das Vorhandensein eines anomalen Belastungszustands anzeigt, der durch einen unerwünscht schnellen Temperaturanstieg gekennzeichnet ist, und der Leistungswert, der der Heizeinheit (14) zugeführt wird, ebenfalls gesenkt wird, wenn die Temperatur der Glaskeramik auf einem unerwünscht hohen Wert ist und nicht mit einer zufriedenstellenden Geschwindigkeit abnimmt.

11. Leistungssteuersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (40) zum Messen der Steigung eine Zeitsteuereinrichtung umfaßt zum Festlegen des Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden Vergleichen der Änderungsgeschwindigkeit mit der negativen Referenzgeschwindigkeit, wobei die Zeitsteuereinrichtung ein erstes Zeitintervall festlegt, wenn die gemessene Glaskeramiktemperatur über einer dritten vorbestimmten Referenztemperatur ist, die niedriger als die zweite Referenztemperatur ist und eine maximal zulässige stationäre Temperatur für die Glaskeramikkochfläche (12) darstellt, und ein zweites Zeitintervall, welches kürzer als das erste Zeitintervall ist, wenn die abgefühlte Temperatur niedriger als die zweite Referenztemperatur ist, wodurch die Abnahmegeschwindigkeit häufiger gemessen wird, wenn die abgefühlte Glaskeramiktemperatur unter der dritten Referenztemperatur ist, damit der Leistungswert schnell auf den stationären Wert in dem Fall erhöht werden kann, in welchem der Leistungswert mehr als nötig reduziert worden war, um einen anomalen Belastungszustand zu kompensieren.

12. Leistungssteueranordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (40) zum Vergleichen der abgefühlten Glaskeramiktemperatur mit einer vierten Referenztemperatur, die höher ist als die zweite Referenztemperatur, wobei die Leistungssteuereinrichtung (26) den Leistungswert, der der Heizeinheit (14) zugeführt wird, strikt als eine Funktion der abgefühlten Glaskeramiktemperatur weiter verringert, wenn die abgefühlte Glaskeramiktemperatur die vierte Referenztemperatur übersteigt.

13. Leistungssteueranordnung für ein Haushaltskochgerät, das eine Glaskeramikkochfläche (12) zum Aufnehmen von zu erhitzenden Belastungen und wenigstens eine Strahlungsheizeinheit (14) hat, die unter der Glaskeramikkochfläche (12) angeordnet ist, um darauf stehende Belastungen zu erhitzen, eine vom Benutzer betätigbare Eingabewähleinrichtung (28), die dem Benutzer ermöglicht, eine von mehreren Leistungseinstellungen für die Heizeinheit (14) zu wählen, und eine Temperaturabfühleinrichtung (30) zum Abfühlen der Temperatur der Glaskeramikkochfläche (12) in der Nähe der Heizeinheit (14), gekennzeichnet durch:
eine Leistungssteuereinrichtung (26), die auf die Eingabewähleinrichtung (28) und die Temperaturabfühleinrichtung (30) anspricht und einen stationären Leistungswert, welcher der durch den Benutzer gewählten Leistungseinstellung entspricht, der Heizeinheit (14) zuführt;
eine Einrichtung (40) zum Bestimmen der Änderungsgeschwindigkeit der abgefühlten Glaskeramiktemperatur; und
eine Einrichtung (40) zum Überwachen der Glaskeramiktemperatur und der
Temperaturänderungsgeschwindigkeit zum Erkennen eines anomalen thermischen Belastungszustands auf der Glaskeramikkochfläche (12);
wobei die Leistungssteuereinrichtung (26) weiter auf das Erkennen eines anomalen Belastungszustands hin die Heizeinheit (14) auf einem Leistungswert betreibt, der niedriger als der stationäre Leistungswert ist, welcher der durch den Benutzer gewählten Leistungseinstellung zugeordnet ist, wobei der niedrigere Wert als eine Funktion der abgefühlten Glaskeramiktemperatur, der Temperaturänderungsgeschwindigkeit und der vom Benutzer gewählten Leistungseinstellung bestimmt wird, um die Temperatur der Glaskeramikkochfläche (12) zu begrenzen und so eine Beschädigung durch übermäßige Temperaturen, welche aus anomalen thermischen Belastungszuständen auf der Kochfläche (12) resultieren, zu vermeiden.

14. Leistungssteueranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (40) zum Überwachen der Glaskeramiktemperatur und der Temperaturänderungsgeschwindigkeit, um einen anomalen Belastungszustand zu erkennen, eine Einrichtung aufweist zum Vergleichen der abgefühlten Glaskeramiktemperatur mit einer vorbestimmten Schwellenreferenztemperatur und eine Einrichtung zum Vergleichen der gemessenen Temperaturänderungsgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Referenzänderungsgeschwindigkeit, die einen anomalen Belastungszustand auf der Glaskeramikkochfläche (12) für die Heizeinheit (14) darstellt, wobei die Überwachungseinrichtung einen anomalen Belastungszustand erkennt, wenn die abgefühlte Temperatur die Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Temperaturänderungsgeschwindigkeit die Referenzänderungsgeschwindigkeit übersteigt.

15. Leistungssteueranordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (40) zum Überwachen der Glaskeramiktemperatur und der Änderungsgeschwindigkeit, um einen anomalen Belastungszustand zu erkennen, eine Einrichtung aufweist zum Vergleichen der abgefühlten Temperatur mit einer ersten Schwellenreferenztemperatur, einer zweiten Schwellenreferenztemperatur, die höher als die erste Referenztemperatur ist, und einer dritten Referenztemperatur, die höher als die zweite Referenztemperatur ist, und eine Einrichtung zum Vergleichen der gemessenen Temperaturänderungsgeschwindigkeit mit einer ersten Referenzänderungsgeschwindigkeit, die einen ersten anomalen Belastungszustand darstellt, einer zweiten vorbestimmten Referenzänderungsgeschwindigkeit, die kleiner als die erste Änderungsgeschwindigkeit ist und einen zweiten anomalen Belastungszustand darstellt, und einer dritten Referenzänderungsgeschwindigkeit, die kleiner als die zweite Änderungsgeschwindigkeit ist und einen dritten anomalen Belastungszustand darstellt, wobei die Überwachungseinrichtung einen anomalen Belastungszustand erkennt, wenn die abgefühlte Temperatur größer als die erste Referenztemperatur ist und die gemessene Änderungsgeschwindigkeit die erste Referenzänderungsgeschwindigkeit übersteigt oder wenn die gemessene Glaskeramiktemperatur die zweite Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Änderungsgeschwindigkeit entweder die erste Referenzänderungsgeschwindigkeit oder die zweite Referenzänderungsgeschwindigkeit übersteigt oder wenn die abgefühlte Küchengerättemperatur die dritte Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Änderungsgeschwindigkeit die erste Referenzgeschwindigkeit, die zweite Referenzgeschwindigkeit oder die dritte Referenzgeschwindigkeit übersteigt.

16. Leistungssteueranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungssteuereinrichtung (26) den Leistungswert, der der Heizeinheit (14) zugeführt wird, um ein erstes Ausmaß reduziert, wenn die abgefühlte Temperatur die erste Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Änderungsgeschwindigkeit die erste Referenzänderungsgeschwindigkeit übersteigt oder wenn die abgefühlte Temperatur die zweite Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Änderungsgeschwindigkeit die zweite Referenzgeschwindigkeit übersteigt oder wenn die abgefühlte Temperatur die dritte Referenztemperatur und die gemessene Änderungsgeschwindigkeit die dritte Referenzänderungsgeschwindigkeit übersteigt, und den Leistungswert um ein zweites Ausmaß reduziert, das größer als das erste Ausmaß ist, wenn die abgefühlte Temperatur die zweite Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Geschwindigkeit die erste Referenzgeschwindigkeit übersteigt oder wenn die gemessene Temperatur die dritte Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Geschwindigkeit die zweite Referenzgeschwindigkeit übersteigt, und den Leistungswert, der der Heizeinheit (14) zugeführt wird, um ein drittes Ausmaß verringert, das größer als das zweite Ausmaß ist, wenn die abgefühlte Temperatur die dritte Referenztemperatur übersteigt und die Referenzgeschwindigkeit die erste Referenzgeschwindigkeit übersteigt.

17. Leistungssteueranordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (40) zum Überwachen der abgefühlten Temperatur und der Änderungsgeschwindigkeit der abgefühlten Temperatur, um einen anomalen Belastungszustand zu erkennen, eine Einrichtung umfaßt zum Vergleichen der abgefühlten Glaskeramiktemperatur mit einer ersten vorbestimmten Referenztemperatur, die einen anomal hohen Temperaturzustand darstellt, und eine Einrichtung zum Vergleichen der Änderungsgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten negativen Referenzänderungsgeschwindigkeit, wobei der anomale Belastungszustand erkannt wird, wenn die abgefühlte Temperatur die Referenztemperatur übersteigt und die gemessene Änderungsgeschwindigkeit weniger negativ als die Referenzänderungsgeschwindigkeit ist, wodurch die Leistungssteuereinrichtung (26) die Heizeinheit (14) auf aufeinanderfolgend niedrigeren Leistungswerten betreibt, bis der anomale Belastungszustand korrigiert ist, was sich in einer Glaskeramiktemperatur äußert, die niedriger als die Referenztemperatur ist, oder in einer gemessenen Änderungsgeschwindigkeit der Glaskeramiktemperatur, die negativer als die Referenzgeschwindigkeit ist.

18. Leistungssteueranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungssteuereinrichtung (26) im Anschluß an die Reduzierung des Leistungswerts, der der Heizeinheit (14) zugeführt wird, auf einen Wert, der niedriger als der stationäre Wert ist, auf das Erkennen eines anomalen Belastungszustands hin, nachdem ein solcher Zustand nicht länger erkannt wird, allmählich den Leistungswert, der der Heizeinheit (14) zugeführt wird, erhöht, bis der zugeführte Leistungswert wieder gleich dem stationären Leistungswert ist oder bis wieder ein anomaler Belastungszustand erkannt wird.

19. Leistungssteueranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (40) zum Messen der Temperaturänderungsgeschwindigkeit eine Zeitsteuereinrichtung aufweist zum Festlegen des Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden Änderungsgeschwindigkeitsmessungen, wobei die Zeitsteuereinrichtung ein erstes Zeitintervall festlegt, wenn die gemessene Glaskeramiktemperatur über einer zweiten vorbestimmten Referenztemperatur ist, die niedriger als die erste Referenztemperatur ist und die maximale gewünschte stationäre Temperatur für die Glaskeramikkochfläche (12) darstellt, und ein zweites Zeitintervall, welches kürzer als das erste Zeitintervall ist, wenn die abgefühlte Temperatur niedriger als die zweite Referenztemperatur ist.

20. Leistungssteueranordnung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (40) zum Vergleichen der abgefühlten Glaskeramiktemperatur mit einer dritten Referenztemperatur, die höher als die zweite Referenztemperatur ist, wobei die Leistungssteuereinrichtung (26) den Leistungswert, der der Heizeinheit (14) zugeführt wird, strikt als eine Funktion der abgefühlten Glaskeramiktemperatur weiter verringert, wenn die abgefühlte Glaskeramiktemperatur die dritte Referenztemperatur übersteigt, um für ein schnelles Ansprechen auf übermäßig hohe Glaskeramiktemperaturen zu sorgen.

21. Verfahren zum Steuern der Leistung bei einem Kochgerät, das eine Strahlungsheizeinheit hat, die unter einer Glaskeramikkochfläche angeordnet ist, mit einer Einrichtung zum Abfühlen der Temperatur der Glaskeramikkochfläche in der Nähe der Heizeinheit, mit einer vom Benutzer betätigbaren Eingabewähleinrichtung, die dem Benutzer ermöglicht, unter mehreren Leistungseinstellungen für die Heizeinheit auszuwählen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Betreiben der elektrischen Heizeinheit auf einem stationären Leistungswert, der der vom Benutzer gewählten Leistungseinstellung entspricht;
periodisches Messen der Glaskeramikkochflächentemperatur und Vergleichen der gemessenen Temperatur mit einer Schwellenreferenztemperatur;
wenn die gemessene Temperatur über der Schwellentemperatur ist, periodisches Berechnen der Änderungsgeschwindigkeit der gemessenen Temperatur und
Vergleichen der berechneten Geschwindigkeit mit einer Referenzgeschwindigkeit, die einen anomalen Belastungszustand auf der Kochfläche darstellt; und,
wenn die gemessene Geschwindigkeit größer als die Referenzgeschwindigkeit ist, Reduzieren des Leistungswerts, der der Heizeinheit zugeführt wird, als Funktion der gemessenen Glaskeramiktemperatur, der gemessenen Änderungsgeschwindigkeit der Glaskeramiktemperatur und der vom Benutzer gewählten Leistungseinstellung, um die Glaskeramikkochfläche vor übermäßigen Temperaturen zu schützen.